ЭКОЛОГИЯ, 2008, № 2, с. 151-154
УДК 574.3+574.9
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ДИНАМИКА ФАКТОРОВ СРЕДЫ И ВОЗОБНОВЛЕНИЯ КЕДРА СИБИРСКОГО НА СПЛОШНЫХ ГАРЯХ И ВЫРУБКАХ НА УРАЛЕ
© 2008 г. Н. В. Танцырев, С. Н. Санников
Ботанический сад УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 марта, 202 E-mail: stanislav.sannikov@botgard.uran.ru Поступила в редакцию 13.03.2007 г.
Ключевые слова: Урал, кедр сибирский (Pinus sibirica), гарь, вырубка, факторы среды, кедровка, естественное возобновление, выживание, динамика численности.
Лесные экосистемы - один из фундаментальных блоков сохранения общего экологического баланса биосферы и жизненной среды человечества. Под влиянием глобальных стихийных и антропогенных катастрофических факторов, особенно пожаров и сплошных рубок, площадь лесов, их продуктивность, стабильность, природо- и социо-защитные свойства уменьшаются, а видовой состав, биоразнообразие и генофонд обедняются. Экологической проблемой устойчивого развития общества, особенно на фоне непредсказуемых колебаний климата, становится лесовосстановле-ние.
К настоящему времени большая часть темно-хвойных, в том числе еще недавно обширных горных кедровых лесов Среднего и Северного Урала, пройдена и сведена интенсивными сплошными рубками или частыми пожарами. В антропогенно-нарушенной среде вырубок естественное восстановление ценопопуляций кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) - одного из наиболее ценных ле-сообразующих видов России (Крылов и др., 1983; Смолоногов, 1990; Sannikov, 2002) - протекает далеко недостаточно. Изучение его возобновления на вырубках и гарях ранее ограничивалось лишь учетом общей численности сохранившегося в ходе рубки подроста "предварительных" генераций и всходов "последующих" генераций (Соловьев, 1955; Таланцев, i960; Смолоногов, Кирсанов, 1974; Сабитов, 1977; Хохрин и др., 1977; Седых, 1979; Смолоногов, 1990). При этом различия в динамике факторов среды и последующего возобновления кедра на стихийных гарях и в антропогенной среде вырубок, которые могут быть экологическим ключом для понимания и управления процессами его естественного восстановления, остались без внимания.
Цель настоящей работы - сравнительный анализ динамики поселения и численности всходов и подроста кедра в естественной эволюционно обусловленной среде гарей и антропогенной среде
сплошных вырубок на примере лесов Среднего Урала.
Исследования проведены в предгорных и низкогорных (до 500 м над ур. м.) лесах северной части Среднего Урала в одном из преобладающих типов темнохвойно-сосновых лесов - пирогенном сосняке бруснично-чернично-зеленомошном, производном на месте ельника бруснично-чернично-зелено-мошного. В видовом составе окружающих древо-стоев доминирует сосна 120-160-летнего возраста с примесью ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и кедра сибирского.
Сравнительный количественный учет параметров напочвенной среды, конкурентной растительности, всходов и подроста древесных растений, появившихся после пожара или вырубки древостоя, проведен по методам, детально описанным ранее (Санников и др., 2004), на сериях учетных площадок размером 5 х 5 м - по 40-50 на каждой пробной площади. Они заложены на гарях и вырубках-гарях 13-16-летней давности и сплошных вырубках 8-11-летней давности (примерно на одинаковом расстоянии - до 300-350 м - от периферийных источников семян кедра).
Реконструкция первоначальной плотности поселения однолетних всходов кедра (в хронологической последовательности генераций) проведена на основе гистограмм возрастной структуры подроста и эмпирической кривой выживания подроста кедра (Санников и др., 2004) в его "гнездах", созданных кедровкой (Nucifraga caryocatactes). Кривая выживания построена на основе учета численности выжившего в гнездах подроста кедра различного возраста - от одного года до 50 лет (рис. 1).
На гарях среднее проективное покрытие подавленного огнем травянистого яруса в первые два года после пожара не превышает 25-30% (рис. 2). На 3-6-й годы в его верхнем ярусе доминируют пирофитные комменсальные по отноше-
Рис. 1. Эмпирическая кривая выживания подроста кедра сибирского в "гнездах", созданных кедровкой (Nucifraga cary-ocatactes) на сплошных вырубках в суходольных темнохвойных лесах подзоны средней тайги.
Давность пожара, рубки, лет
■ 1 □ 2 Ш
Рис. 2. Динамика проективного покрытия конкурентной и комменсальной растительности на гарях и сплошных вырубках в предгорных ельниках-сосняках бруснично-чернично-зеленомошных Среднего Урала.
1 - мхи (Polytrychum juniperinum, P. commune), 2 - высокотравье, 3 - подрост мелколиственных видов (Betula pendula, Populus tremula) и кустарники; г - гари, в - вырубки.
нию к всходам кедра виды - Chamaenerion angusti-folium, Rubus saxatilis (35-45%), а в моховом ярусе -Polytrichum juniperinum, P. strictum, P. commune (21-44%). В общем здесь создаются вполне благоприятные фитоценотические условия для разме-
щения кедровкой семян кедра в предпочитаемые ею пятна мохового субстрата.
Качественно иные условия для внесения ("имплантации") семян кедровкой и выживания всходов кедра складываются на сплошных вырубках,
ДИНАМИКА ФАКТОРОВ СРЕДЫ 153
Численность генераций, тыс. экз/га Ь2Г (а) 1.0
0.8 0.6 0.4 0.2 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Давность пожара, лет
(б)
1.6 1.4 1.2 1.0
0.8 0.6 0.4 0.2 0
1 2 3 4 5 6 Давность рубки, лет
Рис. 3. Возрастная структура генераций и реконструированная динамика численности генераций всходов кедра сибирского на гарях (а) и сплошных вырубках (б).
1 - численность генераций выжившего подроста, 2 - численность генераций однолетних всходов.
которые представляют неестественную среду для естественного лесовозобновления" (Санников, 1992). Уже с 3-го года после вырубки древостоя проективное покрытие зарослей вейников (Calamagrostis arundinaceae, C. obtusata) и таежного мелкотравья превышает 45-50%, достигая максимума (65-79%) на 4-8-й годы после рубки (см. рис. 2). Проникновение кедровки в сомкнутые заросли высокотравья крайне затруднено и рискованно для нее. Моховой субстрат в них не развит, но высока численность мышевидных грызунов (Бех, 1974; Сабитов, 1977), потребляющих семена кедра. Развитие всходов кедра подавлено сильной конкуренцией за свет (ФАР - менее 15-
20% от полной освещенности на открытом месте) и корневой конкуренцией трав.
Сравнительный анализ наиболее типичных (модальных) гистограмм возрастной структуры подроста кедра на гарях и вырубках (рис. 3) свидетельствует об их принципиальных различиях.
На гарях всходы кедра, появившиеся в первые два года после пожара, отсутствуют. Это связано с тем, что кедровка не размещает семена кедра в свежеобожженный обнаженный от растительности напочвенный субстрат, предпочитая моховые "подушки" и "пятна", возникающие на второй год. Поэтому первые генерации всходов кедра появляются (из семян, размещенных кедровкой осенью второго года) лишь на третий год после по-
жара (рис. 3а). В дальнейшем, как показывает реконструированная по кривой выживания (см. рис. 1) динамика поселения всходов, интенсивность возобновления кедра по мере увеличения площади моховых синузий быстро возрастает, достигая максимума на 4-6-й годы, в период апогея развития комменсального вида - Chamaenerion angusti-folium. В течение следующего пятилетия по мере роста проективного покрытия подроста мелколиственных видов (Betula pendula, Populus tremula) численность генераций кедра быстро падает, и его возобновление завершается, хотя появление единичных всходов в прогалах лиственного полога продолжается и позднее.
В большинстве случаев на гарях 13-16-летней давности на расстоянии до 300-500 м от периферийных источников семян кедра общая численность его жизненного подроста (0.9-1.3 тыс. экз/га) вполне достаточна для воспроизводства древо-стоев с примесью кедра. Аналогичная динамика поселения всходов кедра наблюдается и на антропогенных вырубках-гарях, экологически близких к стихийным гарям по сочетанию и динамике факторов среды.
На сплошных вырубках, поверхность которых уже со 2-3-го года после рубки покрывается сомкнутым ярусом трав и кустарников (см. рис. 2), незначительное поселение и накопление всходов кедра происходит только в первые один - максимум два года (рис. 36). При этом они появляются преимущественно лишь на обнажениях минерального горизонта почвы, образовавшихся в процессе механизированной рубки, так как моховой субстрат не развит. С 4-5-го года, когда проективное покрытие трав достигает 60-70%, возобновление кедра почти полностью прекращается. На 8-11-й годы после рубки общая численность подроста кедра последующих генераций не превышает 0.5-0.7 тыс. экз/га (в том числе жизненного - не более 0.3-0.4 тыс. экз.). При обычном отсутствии жизненного подроста кедра "предварительных" генераций, появившегося до рубки и сохраненного в ее ходе, этого количества подроста явно недостаточно для восстановления коренных древостоев темнохвойных лесов с участием кедра.
ВЫВОДЫ
1. В отличие от стихийных гарей, на которых динамика напочвенного субстрата и фитоценоза соответствует экологической нише кедровки и всходов кедра, среда сплошных вырубок развивается вразрез с их требованиями.
2. Начиная с 3-го года после пожара, по мере развития покрова комменсальных видов мохового субстрата и травянистого яруса, интенсивность поселения всходов кедра на гарях быстро возрастает, достигая максимума на 4-6-й годы, а затем постепенно снижается, успешно завершаясь в течение первого десятилетия.
3. В антропогенно-нарушенной среде сплошных вырубок незначительное (недостаточное для успешного восстановления кедра) поселение его всходов экологически возможно и происходит лишь в первые один-два года, когда травянистый ярус еще не развит, а позднее подавляется конкурентной растительностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бех И.А. Кедровники Южного Приобья. Новосибирск: Наука, 1974. 212 с.
Крылов Г.В., Таланцев Н.К, Козакова Н.Ф. Кедр. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 216 с.
Сабитов P.X. Восстановление кедра сибирского на гарях в горных лесах Северного Урала // Развитие лесо-образовательного процесса на Урале. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1977. С. 129-136.
Санник
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.