Экотонные зоны в лесных экосистемах северной тайги

УДК 630

ФЕклистов Павел Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор более 200 научных публикаций

ФилиППов Борис Юрьевич, доктор биологических наук, доцент, заведующий кафедрой зоологии и экологии Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор 39 научных публикаций

коНоНов олег Дмитриевич, доктор сельскохозяйственных наук, член корреспондент РАСХН, директор НИИ сельского хозяйства. Автор 65 научных публикаций

торБик Дарья Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории таежных экосистем и биоразнообразия Северного научно-исследовательского института лесного хозяйства. Автор 19 научных публикаций

Болотов иван Николаевич, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, заместитель директора по научным вопросам Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 72 научных публикаций

экотонные зоны в лесных экосистемах северной тайги

В статье рассматриваются особенности формирования лесных биогеоценозов в опушечных зонах. Авторами изучалось изменение экологического режима, видового разнообразия живых организмов в зонах перехода одного сообщества в другое.

Экотонная зона, биогеоценоз, экосистема, опушечный эффект, экологические факторы

Экотон представляет собой переход между двумя соседними биоценозами, например между болотом и лесом, или лесом и лугом, или лесом и вырубкой. Эта пограничная зона имеет нередко значительную протяженность, но она всегда уже самих сообществ (биоценозов). Одним из обычных экотонов является опушка леса. На границе двух биоценозов имеется тенденция к увеличению видового разнообразия живых организмов и плотности их популяций известная под названием «краевого эффекта» [1].

Интенсивное освоение северных лесов связано прежде всего с рубками леса. Это и сплошные рубки, преобладающие в недалеком прошлом, и выборочные, применяемые сейчас (например, добровольно выборочные), и выборочные санитарные рубки, ландшафтные и проходные рубки ухода, рубки пер-формирования). Кроме этого разработка месторождений, например, алмазов, разработка карьеров, строительство и т.п. также ведет к фрагментации сплошных лесных массивов,

© Феклистов П.А., Филиппов Б.Ю., Болотов И.Н., Кононов О.Д., Торбик Д.Н., 2011

увеличивает долю пограничных местообитаний по отношению к внутренним. Помимо этого на севере из-за большого количества болот имеются естественные опушки. Пограничная «опушечная» микросреда существенно отличается от внутренней лесной части фрагментов. И с научной, и с практической точки зрения важно знать, на какое расстояние простирается опушечный эффект. Например, в иностранной литературе приводится цифра 250 м для влажного тропического леса [2]. К сожалению, для наших биогеоценозов в отечественной литературе таких данных крайне мало. Между тем на это обращал внимание классик отечественного лесоводства Г.Ф. Морозов (1949) [3]. Он писал о том, что молодое насаждение на вырубке у стены леса растет хуже, чем на средине. Имеются сведения по отдельным факторам среды, показывающие их изменение в лесных массивах [4].

В связи с этим мы произвели оценку изменения факторов среды по мере удаления от опушки леса вглубь массива для выяснения размеров экотонной зоны по каждому фактору в отдельности. Работы выполнялись в разные годы в типичных для северной тайги лесных насаждениях.

Освещенность по мере удаления от опушки уменьшается максимум до 8-12 м в ельниках черничных. Дальность действия опушки на освещенность зависит от облачности. При сильной облачности уровень освещенности значительно меньше и соответственно дальность действия опушки сокращается до 4-8 м. В среднем мы считаем, что «краевой эффект» проявляется до расстояния 8 м (рис. 1). Интересно, что исследование освещенности в сосняках черничных дает примерно такие же цифры, несмотря на то, что эти леса более светлые.

Температура воздуха уменьшается с переходом с открытого места под полог леса до расстояния 14-16 м. Влияние опушки на нее так же зависит от облачности. В пасмурную погоду дальность влияния меньше, и наоборот. Среднее расстояние, на котором изменяется температура по сравнению с открытым пространством, - 15 м.

Рис. 1. Глубина проникновения абиотических факторов среды вглубь лесных массивов от опушки

Температура почвы на глубине 10 см в лесу ниже по сравнению с открытым местом. Действие опушки распространяется на 12-14 м, в среднем 13 м. Влажность воздуха наоборот возрастает по мере углубления в лес до расстояния 12-14 м (разница во влажности может достигать около 3%).

Глубина снежного покрова наибольшая под пологом леса у опушки и уменьшается вглубь массива до расстояния 12-14 м (в среднем 13 м) (разница в глубине снежного покрова достигает 17-18 см).

Лесные массивы гасят скорость ветра и на расстоянии 40 м от края его значения минимальны (рис. 2). Интересно, что разные по породному составу и полноте древостои гасят скорость ветра почти одинаково. Данные на рисунке приведены для района д. Матигоры, где поля граничат с лесами, а сами древостои разрежены бессистемными рубками.

Рис. 2. Изменение скорости ветра в лесу

Интересно изменение уровня шума. В безлесном пространстве уровень шума закономерно снижается обратно пропорционально расстоянию. Но в лесу его изменение происходит по гиперболической кривой, т.е. он гасится быстрее. Уровень шума от опушки снижается до фоновых значений на расстоянии около 30 м [5].

Таким образом, глубина (ширина) экотонной зоны в северной тайге составляет максимум 40 м в глубину лесных массивов, а в среднем по всем изученным абиотическим факторам 20 м.

В соответствии с изменением экологических факторов изменяется и число видов растений напочвенного покрова. Наибольшее число видов приурочено к 2-4 м полосе вдоль опушки. По мере продвижения вглубь леса количество видов постепенно сокращается и становится более или менее стабильным на расстоянии 12 м и далее. Разница в числе видов может достигать 30%, причем это больше касается растений травяно-кустарничкового и в меньшей мере мохово-лишайникового ярусов. Увеличение количества видов в приопушечной полосе зависит от сроков давности образования этой границы.

Увеличение числа видов в экотонной зоне касается не только растений, но и позвоночных животных и в частности глухаря (Tetrao uru-gallus). Так в Пинежском заповеднике наибольшая плотность популяции глухаря приурочена к 30-метровой зоне ельников примыкающих к болотам [6].

Не менее важен размер экотонной зоны и в сторону луга, вырубки или болота. К сожалению, таких данных накоплено меньше. Тем не менее, можно предположить, что здесь будут примерно те же размеры экотонной зоны. Например, влияние сосняка черничника влажного на освещенность в сторону суходольного луга распространяется на 13-15 м под травя-

ным покровом и на 26-28 м над травяным покровом (рис. 3).

Л 9000 й 8000

0 7000

1 6000 g* 5000 § 4000 g 3000 g 2000 E 1000

и 0

Рис. 3. Изменение освещенности от опушки в сторону суходольного луга

В пользу такого вывода свидетельствуют также данные по почвенным жукам-жужели-цам. Материалы, накопленные за последние 10 лет по различным географическим пунктам Архангельской области, показывают, что отдельные лесные виды жужелиц (Carabus glabratus, Pterostichus oblongopunctatus) могут быть собраны на опушке леса со стороны луга. При этом если поляна в лесном массиве меньше 50 метров в самой широкой части, то в ней не формируются типичные луговые комплексы жужелиц. Большая часть видов в таких сообществах представлена эвритопными, луговыми и лесными видами примерно в равной пропорции.

Противоположные процесс проникновения луговых видов под полог леса у представителей этого семейства менее выражен. Однако, в средней тайге в участках леса, прилегающих к опушке, отмечены единичные экземпляры луговых видов (Poecilus versicolor, Amara communis, Amara montivaga, Amara eurynota).

Таким образом, максимальная ширина экотонной зоны в глубину леса составляет 40 м, а в сторону открытого пространства 50 м.

—Освещенность над травяным покровом, Лк ~к~ Освещенность под травяным покровом, Лк

Расстояние от опушки в сторону луга, м

Список литературы

1. Одум Ю. Основы экологии. М., 1975.

2. Примак Р.Б. Основы сохранения биоразнообразия. М., 2002.

3. МорозовГ.Ф. Учение о лесе. М.; Л., 1949.

4. Погребняк П.С. Общее лесоводство. М., 1968.

5. Хинтба Р.И., Феклистов П.А., Елисеев А.А. Шумовое загрязнение и его ослабление насаждениями деревьев и кустарников в зимний период // Экологические проблемы Севера: межвуз. сб. науч. тр. Архангельск. 2005. Вып. 8. С. 263-265.

6. Феклистов П.А., Хьельорд О. Размещение и характеристика летних стаций глухарей в Пинежском заповеднике // Экологические проблемы Севера: межвуз. сб. науч. тр. Архангельск. 2003. С. 204-209.

Feklistov Pavel, Filippov Boris, Bolotov Ivan, Kononov Oleg, Torbik Daria

TRANSITIVE ZONES IN WOOD ECOSYSTEMS OF NORTHERN

In article features of formation of wood community in transitional zones are considered. Authors studied change of an ecological regime, a specific variety of live organisms in zones of transition from one community to another.

Контактная информация: Феклистов Павел Александрович e-mail: pfeklistov@yandex.ru Филиппов Борис Юрьевич e-mail: fby@yandex.ru Болотов Иван Николаевич e-mail: inepras@yandex.ru Торбик Дарья Николаевна e-mail: dn.torbik@mail.ru

Рецензент - Бабич Н.А., доктор сельскохозяйственных наук. профессор кафедры лесных культур и ландшафтного строительства Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова