Типологические аспекты исследований динамики леса в связи с рубками главного пользования

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

2. Ключников, И.Л. Лесоводственнные исследования ценопопуляций брусники на сплошных вырубках / И.Л. Ключников, В.И. Обыденников // Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. - 1999. - № 4(9). -С. 45-49.

3. Мелехов, И.С. Лесоводство / И.С. Мелехов. - М.: Агро-промиздат, 1989. - 302 с.

4. Обыденников, В.И. Использование и воспроизводство ресурсов ягодников в связи с рубками в сельских лесах Новгородской области / В.И. Обыденников, А.Н. Авдеев, Э.А. Авдеев // Лесохозяйственная информация. Министерство природных ресурсов РФ. - М.: ВНИИЛМ. 2002. - № 10. - С. 15-21.

5. Обыденников, В.И. Проблема сохранения, возобновления и повышения продуктивности ягодников в связи

с лесоводственными системами / В.И. Обыденников, И.Л. Ключников // Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. - 1998. - № 3. - С. 89-98.

6. Пронина, Е.Л. Влияние лесохозяйственных мероприятий на урожайность черники в черничной группе типов леса. Автореф. диссертации канд. с.-х. наук. ВНИИЛМ / Е.Л. Пронина. - М., 1987. - 24 с.

7. Черкасов, А.Ф. Восстановление зарослей брусники и черники после сплошных рубок / А.Ф. Черкасов, В.В. Шутов, К.А. Миронов // Лесоведение. - 1988. - №4.

- С. 42-48.

8. Чжан Юй Син. Об определении урожайности черники в Лисинском и Охтинском лесхозе Ленинградской области / Чжан Юй Син, А.Г Мошкалев // Лесной журнал.

- 1998. - №2-3. - С. 195-197.

ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ ЛЕСА В СВЯЗИ С РУБКАМИ ГЛАВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

В.И. ОБЫДЕННИКОВ, проф. каф. лесоводства и подсочки лесаМГУЛ, д-р с.-х. наук,

М.Е. КУЗНЕЦОВ, ст. преподаватель каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ,

В.А. РАЗЖИВИН, асп. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ

Учение о лесе Г.Ф. Морозова [10] состоит из трех частей: биологии лесных пород, биологии насаждений и биологии типов насаждений. Последняя часть построена на созданном им учении о типах насаждений [9, 11]. Ранее классификации насаждений были сугубо хозяйственными и опирались в основном на качество древесины [16]. Г.Ф. Морозов [11] тип насаждений основывал на совокупности всех лесообразователей, то есть на природных, естественноисторических признаках. Идеи Г.Ф. Морозова получили развитие, прежде всего, в научных направлениях, представленных украинской школой (Е.В. Алексеев, П.С. Погребняк, Д.В. Воробьев, Б.Ф. Остапенко) [1, 15] и школой, возглавляемой акад. В.Н. Сукачевым [17,18].

Академик И.С. Мелехов [6, 7] отмечал, что типы леса долгое время изучались в статике. Такой подход в познании типов леса, по его мнению, оправдывался слабой изученностью их, новизной вопроса, преобладанием девственных лесов или слабо тронутых человеком [7]. В связи с возрастающим антропогенным воздействием на лес (рубки, пожары, мелиорация и др.) типология леса не могла ограничиться статикой. Возникла необходимость изучения типа леса в динамике. Одними из первых идею динамизма в проблему типологических исследований внесли в свое время В.Н. Сукачев [17] и Б.А. Ивашкевич [2].

Динамичность типов леса, отмечал И.С. Мелехов [7], нашла отражение в схеме ти-

пов еловых и сосновых лесов В.Н. Сукачева для южнотаежных лесов европейской части России. Установленные в ней, по мнению И.С. Мелехова [7], эколого-фитоценотические ряды показывают возможные переходы одного типа в другой.

Впервые классификацию, связанную с динамикой типов леса (на примере кедровых лесов Дальнего Востока), предложил Б.А. Ивашкевич [2]. За низшую классификационную единицу он принимал «лесное сочетание». Следующей классификационной единицей является «тип древостоя» (тип насаждений), устанавливаемый по сочетанию древесных пород, образующих древостой. Тип леса («лесное сочетание») Б.А. Ивашкевич рассматривает как определенный ряд лесных сочетаний, развивающихся естественным путем в данных условиях местопроизрастания, одного из другого в зависимости от развития древостоя, определяющих характер этих сочетаний, то есть при незначительном изменении условий местопроизрастания. Следовательно, основными признаками, по которым устанавливается тип леса («лесное сочетание»), служат условия местопроизрастания, преобладающая древесная порода и характер развития древостоя.

Дальнейшее развитие типологии леса в России получило в современных научных направлениях: генетической и динамической типологии леса.

Б.П. Колесников на основе идей Б.А. Ивашкевича [2] разработал генетическую

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

15

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

классификацию типов леса. Под генетической классификацией леса он понимал такую, в основу которой положены закономерности процессов возникновения и развития леса и которая охватывает все стадии развития лесных насаждений [3]. Б.П. Колесников [3] выделил (так же, как и Б.А. Ивашкевич) восемь стадий в жизни кедровых лесов, каждая из которых имеет 40-летнюю продолжительность. В схеме развития кедровых лесов приведены возрастные и восстановительные стадии насаждений в течение жизни одного поколения кедра. За низшую элементарную единицу Б.П. Колесников [3] принимает тип насаждений. Тип насаждений (по Колесникову) - это участки леса, принадлежащие к одноименным стадиям возрастных и лесовосстановительных смен. Тип леса и лесную формацию он относит к основным единицам генетической классификации. Тип леса, по мнению Б.П. Колесникова [3], состоит из типов насаждений, которые являются формой его существования. При установлении типа леса принимается не преобладающая порода какой-либо стадии или фазы возрастного или коротко восстановительного развития леса, а главная порода, способная осуществить преобладание ко времени возрастной спелости.

Генетическая типология леса нашла широкое признание и применение в нашей стране (особенно на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке). У Б.П. Колесникова множество учеников и последователей (Н.Г. Васильев, Ю.И. Манько, Р.С. Зубарева, Е.П. Смолоногов, Е.М. Фильрозе, П.Ф. Трусов и др.).

Академик И.С. Мелехов [9, 11] успешно развивал динамическую типологию леса. Он отмечал, что «динамическая типология» лучше, чем «генетическая», отражает существо вопроса. Генетическая типология, по его мнению, ограничивается рассмотрением возрастных и восстановительных стадий в пределах одного типа леса, а для динамической характерен более широкий подход, включая влияние человека [7]. Динамическая типология привлекала внимание Б.П. Колесникова, который одно время соглашался с предложениями И.С. Мелехова. Так, он писал, что «к этой категории современной классификации типов леса уместно применить термин «динамическое», предложенный И.С. Мелеховым в 1965 г. [6]. Позднее на страницах журнала «Лесоведение» за 1974 г. он отстаивал позиции генетической типологии леса [5]. Динамическое и ге-

нетическое направления в отечественной лесной типологии, по мнению Л.П. Рысина [16], не являются аналогами (различие между ними не только терминологическое), но и противопоставлять их нет основания.

Тип леса, по И.С. Мелехову [6, 7], динамическая система на биогеоценозном (экосистемном) уровне. Он характеризуется общностью морфологии, происхождения и развития лесного сообщества, общими особенностями лесорастительных условий и тенденций развития леса. И.С. Мелеховым [7] разработана общая принципиальная схема формирования типов леса в связи с влиянием антропогенных факторов (рис. 1).

Согласно этой схеме после полного удаления древостоя, связанного с антропогенными факторами, возможны этапы, предшествующие образованию леса (типы вырубок, гарей), формирующегося типа леса (включая промежуточные и переходные типы леса), сложившегося или сформировавшегося типа леса (в спелом возрасте древостоя) и возможные этапы с переходом или без перехода в новый тип леса. В целом полное удаление древостоя приводит к формированию типа леса или через безлесный этап (тип вырубки или тип гарей), или минуя его.

Предложенная И.С. Мелеховым принципиальная схема (рис. 1) явилась научно-методической основой для разработки конкретных региональных схем. Так, им рассмотрен один из конкретных вариантов схемы, в которой нашла отражение динамика типов леса после сплошных рубок древостоя в ельниках черничных таежной зоны европейской части России (рис. 2). В ней приведены пути формирования типов вырубок и последующих этапов типов ельников. Результаты наших исследований [12, 13] позволили установить этапы формирования типов леса после сплошных рубок в ельниках черничных в условиях зоны смешанных (хвойно-широколиственных) лесов Русской равнины (рис. 3). Рассмотрим особенности этих этапов обстоятельнее.

Значительные повреждения почвы (на 70 % площади и более) после рубок в ельнике черничном свежем приводят к образованию ситникового типа вырубки. Здесь на поверхности вырубок с поврежденной почвой разрастается ситник развесистый, на вырубках с неповрежденной почвой - вейник тростниковидный (лесной). Затем (с давностью рубки) происходит постепенная смена ситникового покрова на вейниковый. Характер смены

16

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

зависит от степени уплотнения почвы. С уменьшением плотности повреждения почвы такая смена протекает более интенсивно. В связи с этим и

трансформация сначала ситникового типа в сит-никово-вейниковый, а затем - в березняк вейни-ковый происходит с разной скоростью.

Рис. 1. Схема формирования типов леса

Рис. 2. Динамика типов леса после сплошных рубок на месте ельников черничных в таежной зоне

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

17

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Рис. 3. Динамика типов леса после сплошных рубок на месте ельников черничных в зоне смешанных лесов Русской равнины

Рис. 4. Схема-модель формирования типов леса в связи с характером удаления материнского древостоя, связанным со способами рубок главного пользования. Л - лесные этапы; В - вырубки

После сплошной рубки в означенном исходном типе леса, предусматривающей технологию, обеспечивающую высокую сохранность подроста, формирование типа леса (ельника черничного свежего) идет, минуя безлесный этап (тип вырубки). Характер формирования леса за счет сохраненного подроста ели предварительного возобновления определяется его высотной

и возрастной структурой. Так, из сохраненного подроста ели старше 16 лет в формирующемся молодняке образуется верхний ярус. На участках рубок с наличием подроста ели в возрасте

12-16 лет формируется одноярусный смешанный древостой, представленный елью и березой (осиной). После рубки спелого древостоя с подростом главной породы моложе 12 лет образуется

18

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

молодняк с верхним ярусом из лиственных пород (березы и осины) и нижним - из ели (в том числе и подроста последующего возобновления). Волока, места с поврежденной почвой (лесозаготовительными машинами), успешно заселяются лиственными породами. В дальнейшем под пологом молодняков лиственных пород появляется ель последующего возобновления.

После сплошных рубок в ельнике черничном влажном чаще всего образуется сфагновый тип вырубки, который переходит в ланцетновей-никово-сфагновый, а последний трансформируется в начальный этап типа леса - березняк вейни-ково-сфагновый (рис. 3). На сильно уплотненной почве, вблизи лесовозных усов (или погрузочных площадок), формируются ситниково-щучковый и щучковый типы вырубок. Период возобновления на вырубках этих типов растягивается на

15-20 лет и заканчивается начальным этапом типа леса - березняком вейниково-сфагновым. Непосредственное формирование того же исходного типа леса (ельника черничного влажного) происходит сразу же после рубки при условии высокой сохранности подроста главной породы (рис. 3).

С использованием теоретических положений генетической и динамической типологии леса нами предложена модель-схема формирования типов леса в связи с рубками главного пользования (рис. 4). В ней находит развитие принципиальная схема формирования типов леса под влиянием антропогенных факторов И.С. Мелехова [7] (рис. 1). В этой схеме наряду с формированием типов леса, связанных с радикальным воздействием на лес (сплошных рубок, пожаров и т.д.), то есть после сплошного удаления древостоя (по И.С. Мелехову [7]), рассматривается и формирование типов леса после постепенного и частичного удаления древостоя, вызванного постепенными и выборочными рубками.

Формирование леса после постепенных рубок может осуществляться за счет подроста молодняка как предварительного, так и сопутствующего возобновления. Срок формирования (выращивания) леса сокращается после проведения полного цикла постепенных рубок. Так, на лесосеках с подростом он сокращается на период, равный сумме возраста подроста (до рубки) и отрезка времени, затраченного на проведение постепенных рубок. Например, в зоне смешанных лесов Русской равнины средний возраст подроста ели на одном из участков в ельнике черничном

свежем (Крестецкий лесхоз Новгородской области) был до рубки 27 лет, время проведения трех приемов постепенных рубок составило 15 лет. Сразу же после последнего приема рубки образовался чистый средневозрастной еловый древостой. При этом срок его выращивания сократился более чем на 40 лет.

В этом случае по существу идет формирование того же типа леса, который был до рубки (ельник черничник влажный). Когда же под пологом леса (до рубки) отсутствует подрост главной породы, постепенные рубки направлены на создание благоприятных условий для сопутствующего возобновления. Здесь после последнего приема постепенной рубки образуется молодняк, представленный главной породой, возраст которого находится в пределах всего цикла проведения рубок (как правило 20 лет). Следовательно, период формирования (выращивания) леса сокращается до одного класса возраста главной породы. Качественное состояние леса (его тип) на таких участках остается без существенных изменений. Изменение типа леса в связи с постепенными рубками может произойти в определенных почвенноклиматических условиях с наличием древостоев, представленных светолюбивыми породами (сосной или лиственницей) с успешным возобновлением другой породы (чаще всего ели). Например, смена пород после постепенных рубок возможна в борах зеленомошных (с наличием под пологом древостоя ели) в таежной зоне и зоне смешанных лесов европейской части России [8]. Изменение типа леса возможно при проведении постепенных рубок в лиственничниках зеленомошно-бруснич-ном и зеленомошном с елью (южная тайга Дальнего Востока, Хабаровский край), где обычно отмечается удовлетворительное возобновление ели (чаще всего ели аянской) [14]. На таких участках, в частности после постепенных рубок, возможен переход лиственничника зеленомошного с елью в ельник зеленомошный.

Выборочные рубки, при которых происходит частичное удаление древостоя, обычно не оказывают существенного влияния на экосистемную сущность леса. Формирование нового поколения леса в связи с этими рубками (из самосева предварительного и сопутствующего возобновления) происходит под пологом материнского древостоя. Переход одного типа леса в другой в процессе выборочных рубок может произойти в тех случаях, когда под пологом древостоя идет успешное во-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

19

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

зобновление другой породы. Например, смена пород и, следовательно, переход одного типа в другой в связи с выборочными рубками может быть в сосняках зеленомошной группы типов (таежной зоны европейской части России) и лиственничниках зеленомошно-брусничном и зеленомошном с елью (южная тайга Дальнего Востока).

При изучении и оценке эндогенных и экзогенных изменений в типах леса в связи с рубками главного пользования применялись теоретические положения генетической и динамической типологии леса. Для более глубокого познания эндогенных изменений в лесу важное значение имело использование методических подходов генетической типологии леса. Этапы формирования типов леса после рубок главного пользования с большей определенностью устанавливались на основе динамической типологии леса.

Системный подход к исследованию позволил выявить природную основу механизма основных связей в динамике типов леса.

Характер изменения лесного биогеоценоза как открытой динамической системы обусловлен механизмом прямых и обратных связей. Этот механизм обеспечивает регулирование внутривидовых и межвидовых отношений между лесными растениями, которые особенно рельефно проявляются в характере естественного изреживания и естественном отборе.

Возобновление и формирование леса в связи с разными способами рубок главного пользования начинаются с неодинаковых этапов развития экосистемы, для каждого из которых характерен определенный уровень ее организации. В процессе выборочных рубок на одном и том же участке всегда остается материнский древостой и лесная среда, а биогеоценотическая, экосистемная целостность леса сохраняется или нарушается незначительно. Уровень организации экосистемы в этом случае очень высокий. Здесь функции отрицательной обратной связи в основном выполняет древостой и частично подрост предварительного или сопутствующего возобновления. Они позволяют поддерживать устойчивость лесной экосистемы. После постепенных и сплошных рубок на лесосеках с подростом (при условии высокой его сохранности) сразу же появляется молодняк (или молодой древостой более старшего возраста), то есть начинает формироваться лесное сообщество. На последующих этапах формирования леса повышается уровень

организации экосистемы. Здесь роль отрицательной обратной связи выполняет формирующийся древостой. После сплошных рубок (на лесосеках без подроста или при полном его уничтожении в процессе лесозаготовок), то есть на раннем этапе развития экосистемы (типа вырубки или возобновления), характеризующемся низким уровнем организации системы, наблюдается сильная ее зависимость от окружающей среды. Здесь функцию положительной обратной связи выполняет большей частью живой напочвенный покров, который уводит лесную экосистему все дальше от исходного положения, а подрост выполняет функцию отрицательной обратной связи, способствующей приближению системы к исходному положению (исходному типу леса). Этот этап, предшествующий образованию леса, является наиболее сложным в динамике типов леса. Более глубокое познание его природы возможно на современной научной основе лесовозобновления на вырубках. Такой основой служит учение И.С. Мелехова о типах вырубок [8], которое является составной частью динамической типологии леса и в то же время имеет самостоятельное значение.

Итак, динамика типов леса, принципиальные моменты которой нашли отражение в предложенной нами схеме-модели (рис. 4), определяется прежде всего способами рубок главного пользования. Характер формирования типов леса в пределах каждого из способов рубок или принципа удаления древостоя (полное, постепенное или частичное) в определенном исходном типе леса (того или иного региона) зависит от множества природных и антропогенных факторов. К ним, прежде всего, относятся особенности безлесного этапа (типа вырубки), состояние, густота, возрастая и высотная структура подроста предварительного возобновления, степень его сохранности, успешность последующего и сопутствующего возобновления леса и др. Предложенная схема-модель позволяет иметь целостное представление о динамике типов леса в связи с разными способами рубок главного пользования и может служить отправной точкой для более детального изучения эндогенных и экзогенных изменений в лесу. По мере накопления сведений о динамике типов леса в связи с рубками главного пользования рассмотренная схема-модель формирования типов леса (рис. 4) может быть использована (как принципиальная природная основа) для разработки математической модели.

20

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007