Почему не "стареют" естественные лесные экосистемы - (курсовая)

Под воздействием современной хозяйственной деятельности леса с пирогенной динамикой существенно изменяются. Пожары, возникающие вокруг лесосек и дорог, коренным образом изменяют веками складывавшуюся структуру таежных ландшафтов изменяется частота пожаров, исчезают пожарные рефугиумы, упрощается характер лесной мозаики. Веками складывавшееся равновесие нарушается катастрофическим образом, и предсказать, к каким последствиям для биологического и ландшафтного разнообразия таежных лесов приведут такие последствия хозяйственной деятельности человека, сейчас не всегда представляется возможным. Мертвая древесина - необходимый компонент живого леса

В естественных лесах, вне зависимости от того, каким образом происходит в них смена поколений древесных пород, постоянно образуется валеж - лежащие на земле стволы упавших деревьев. Люди, далекие от изучения экологии естественных лесов, часто рассматривают древесину мертвых деревьев всего лишь как ненужные отходы жизнедеятельности леса, а то, что эта древесина в лесу гниет и пропадает - как свидетельство бесхозяйственности лесной службы. Нередко приходится слышать, что если старые деревья, которые в ближайшее время так или иначе должны погибнуть, осторожно из леса забирать и использовать для хозяйственных нужд, то лес от этого нисколько не пострадает. Однако, если рассмотреть, какую роль играет древесина мертвых деревьев в жизни естественного леса, то становится ясным, что эта мертвая древесина - исключительно важный для функционирования лесных экосистем элемент. К числу важнейших функций древесины мертвых деревьев в естественных лесных экосистемах необходимо отнести следующие:

Рис. 9. Мертвая древесина крупных деревьев является важнейшим субстратом для возобновления деревьев под пологом леса. Во многих типах леса практически весь подрост хвойных деревьев располагается на валеже. Архангельская обл. мертвая древесина и древесная труха в естественных лесных экосистемах важнейший источник мертвого органического вещества в почве и на ее поверхности, основной резерв депонированного (временно исключенного из атмосферного круговорота) в лесных экосистемах углерода и, таким образом, важнейший элемент, от которого зависит климаторегулирующая роль лесов;

количество и состав мертвой древесины и продуктов ее разложения - основные факторы, регулирующие влагоемкость и теплопроводность верхних почвенных горизонтов и напочвенного покрова;

валежины и холмики древесной трухи и образующиеся при выпадении крупных деревьев ветровальные бугры - основные субстраты для возобновления древесных пород (рис. 9), а также важнейшие элементы неоднородности экологических условий под пологом леса, в значительной степени обуславливающие высокое лесное биоразнообразие;

расположенный на поверхности почвы валеж, а также бугры и западины ветровально-почвенных комплексов образуют специфический микрорельеф, затрудняющий поверхностный сток при весеннем снеготаянии и сильных ливнях, задерживающий на поверхности почвы значительные объемы воды, способствующий пополнению внутрипочвенных запасов влаги и повышающий водоохранные возможности леса.

Рис. 10. Зависимость численности подроста на валеже (без учета проростков, шт. на метр длины валежины) в зависимости от диаметра валежа (А-ель, Б-пихта) под пологом естественного темнохвойного леса. Пермская обл. , государственный заповедник "Басеги".

Количество мертвых стволов деревьев под пологом естественных таежных лесов, особенно тех, которые в течение многих столетий не подвергались воздействию пожаров, весьма велико. В отдельных случаях валеж разных степеней разложения может покрывать до 20% поверхности почвы, а нормальным является проективное покрытие валежа в 5-12%. По этому показателю естественные леса, особенно леса с четко выраженной оконной динамикой древесного яруса, существенно отличаются от вторичных лесов, где валеж может практически отсутствовать. Количество валежа, его породный состав, распределение стволов по размерам и степеням разложения дают богатейший материал для изучения истории леса, давая четкое представление о структуре данного участка несколько десятков лет назад.

Для нормального функционирования естественных таежных экосистем важно не только наличие валежа под пологом леса, но и его количество, а также размерный состав. Возможность заселения валежин молодыми деревьями в значительной степени зависит от его размера - поверхность крупных валежин выше поднята над уровнем почвы и лучше устраняет конкуренцию за свет со стороны травянистых растений; крупные валежины обеспечивают больший запас питательных веществ, высвобождающихся при его минерализации, и меньшие колебания влажности и температуры в течение сезона. Так, в крупнотравных лесах Предуралья с четко выраженной оконной динамикой древостоя большая часть жизнеспособного подроста ели и пихты оказывается приуроченной к крупному валежу с диаметром 36-40 сантиметров и более, а на самом мелком валеже (с диаметром менее 20 см) жизнеспособный подрост хвойных деревьев практически отсутствует (рис. 10). При этом на поверхности почвы всходы ели и пихты практически никогда не доживают до второго года жизни из-за сильного затенения со стороны таежного крупнотравья. Еще большую зависимость от размера валежа показывает жизнеспособный подрост березы: он практически весь располагается на комлевых участках самых крупных валежин. Таким образом, мертвая древесина является важнейшим и совершенно необходимым элементом жизни естественных таежных экосистем, и ее удаление в результате хозяйственной деятельности (например, за счет вырубки, даже самой аккуратной, существенной доли старых деревьев) может принципиальным образом изменить структурно-динамическую организацию этих лесов.

    "Вредители", "болезни" и "стихийные бедствия"

В качестве одного из идеалов современного лесного хозяйства обычно рассматривается некий "здоровый" лес, в котором нет места "вредителям и болезням", к тому же исключительно устойчивый к всевозможным "стихийным бедствиям" типа ветровалов. Многочисленные насекомые-фитофаги, дереворазрушающие грибы, многочисленные возбудители болезней деревьев однозначно рассматриваются как болезни и вредители, безусловное уничтожение которых является важнейшей задачей лесного хозяйства. Вывалы ветром отдельных деревьев, а тем более целых участков леса, рассматриваются как бедствие, приводящее к потере древесины. Такой подход, безусловно, справедлив, если рассматривать лес только как огород, единственной задачей которого является выращивание древесины; в этом случае, действительно, деятельность многочисленных дереворазрушающих грибов, насекомых-фитофагов, ураганных ветров приводит к потерям древесины, уменьшению товарной производительности лесов. Однако, если лес рассматривать как природную экосистему, ценную саму по себе благодаря многочисленным выполняемым ей экологическим функциям, подход к "вредителям" и "болезням", а также ко многим "стихийным бедствиям" должен быть принципиально иным и основываться на их роли в функционировании естественных лесных экосистем.

Роль многих "болезней и вредителей", а также "стихийных бедствий" в функционировании естественных лесных экосистем и целых таежных массивов весьма велика и многообразна. Так, с массовыми ветровалами, повреждениями деревьев насекомыми-фитофагами или различными болезнями нередко бывает связано образование крупных окон вывала или усыхания старых деревьев; с этими крупными, иногда просто огромными, окнами связана определенная, иногда довольно значительная, доля видового и экосистемного разнообразия естественных таежных ландшафтов. Важную роль некоторых организмов, в практике современного лесного хозяйства однозначно относимых к болезнетворным и вредным, можно проиллюстрировать на примере дереворазрушающих грибов. Деятельность дереворазрушающих грибов лесоводами обычно рассматривается не просто как неблагоприятная, а как исключительно вредная, существенно отражающаяся на продуктивности и товарной ценности лесов. Однако, в естественных лесных экосистемах дереворазрушающие грибы являются одним из основных компонентов, от которого в значительной степени зависит структура и динамика всех ярусов и элементов леса.

Рис. 11. Дереворазрушающие грибы, снижающие механическую прочность древесины в основании стволов крупных деревьев, являются одним из важнейших факторов, определяющих продолжительность жизни деревьев и характер оконной динамики древостоев. Архангельская область, бассейн р. Верхняя Тойма. Деятельность дереворазрушающих грибов - один из основных факторов, определяющих продолжительность жизни деревьев в лесу, характер их гибели, размер образующихся при вывалах деревьев окон в пологе древостоя, скорость оборота поколений деревьев. В подавляющем большинстве случаев гибель старых деревьев происходит не от старости, а в результате вываливания ветром или слома ствола; способность же дерева противостоять действию ветров или же ломаться (вываливаться) в значительной степени зависит от механической прочности древесины в основании ствола и крупных корней. Механическая прочность древесины в основании ствола оказывается малой именно у деревьев, пораженных дереворазрушающими грибами (рис. 11).

Древесина центральной части ствола представляет собой мертвую ткань; каких-либо проводящих функций эта древесина также практически не выполняет. Однако, утрата этой древесиной механической прочности предопределяет неизбежную гибель внешне вполне здорового дерева. В результате, оборот поколений деревьев происходит значительно быстрее, чем при гипотетическом отсутствии дереворазрушающих грибов; вывальные окна варьируют от самых маленьких, образующихся при выпадении единичных некрупных деревьев, до очень крупных, образующихся при выпадении групп деревьев, например, в очагах "грибных инфекций".

Дереворазрушающие грибы - важнейший фактор разложения древесины отмерших деревьев. Во многом, именно деятельность грибов обеспечивает разложение свежеупавших стволов и возможность заселения их всходами древесных пород и другими растениями. Скорость разложения отмирающей древесины в первую очередь зависит именно от активности дереворазрушающих грибов. От характера и видового состава комплекса дереворазрушающих грибов зависит преобладающий тип гнили древесины и корней старых деревьев; это, в свою очередь, в значительной степени определяет преобладание сломов деревьев или выворачивания их с корнями, а значит, и характер образования ветровального микрорельефа поверхности почвы. Таким образом, дереворазрушающие грибы, обычно рассматривающиеся как вредные, болезнетворные организмы, являются одним из важнейших компонентов лесных экосистем, и сохранение естественной динамики этих экосистем, их структурной организации и всего биологического разнообразия требует безусловного сохранения и естественного комплекса дереворазрушающих грибов.

    Размер таежного массива и его природная ценность

Естественная тайга представляет собой не простой набор отдельных участков леса, каждый из которых развивается сам по себе и мало зависит от окружающих, а сложную мозаику взаимозависимых и образующих единую динамическую систему участков, образующих, кроме того, единый комплекс с большим количеством нелесных экосистем (рек, озер, болот, горных экосистем и т. д. ). Понятно, что для сохранения этой сложной лесной динамической системы, а тем более всего таежного комплекса в течение длительного времени необходима определенная и довольно значительная площадь массива; при меньших площадях сохраняемых таежных массивов среди антропогенизированной окружающей природы многие важные свойства естественных таежных ландшафтов и экосистем, особенности их структурно-динамической организации будут со временем утрачиваться. Более того: при оценке той площади, которая необходима для гарантированного сохранения таежного массива и всех его компонентов (включая его флору и фауну) в состоянии естественного устойчивого равновесия, необходимо учитывать так называемые "краевые эффекты" - изменения в структурно-динамической организации таежных экосистем, связанные с влиянием граничащей с сохраняемым массивом сильно преобразованной человеком природы.

Несмотря на трудности оценки площади, необходимой для сохранения тех или иных естественных свойств таежных экосистем, можно дать ее примерные (пока - лишь весьма грубые и для большей части таежной зоны не проверенные экспериментально) оценки. Так, сохранение структурной мозаики лесных экосистем, связанной с их оконной или пирогенной динамикой, возможно в большинстве случаев при площади сохраняемого массива в 2, 5-3 тысячи гектаров; динамики крупномасштабных естественных нарушений (связанных с массовыми ветровалами, усыханием больших участков леса из-за экстремальных погодных условий, вспышками численности насекомых-фитофагов, крупными естественными пожарами и т. д. ) - 15-30 тысяч гектаров; эталонов таежных малых рек с занятыми естественной тайгой водосборными бассейнами - 100-200 тысяч гектаров; жизнеспособных популяций крупных позвоночных животных (дикого северного оленя, росомахи, рыси, филина и других) - 300 тысяч - 1 миллион гектаров; естественных путей локальных миграций видов, связанных с долговременной динамикой организации таежных ландшафтов также до 1 миллиона гектаров. Что касается краевых эффектов, то надежная защита большей внутренней части массива (80% его площади и более при компактной его форме) от распадения естественных древостоев, связанного с воздействием размножающихся на прилегающих вырубках насекомых-фитофагов и ветров, активно разрушающих "стены леса", обеспечивается при площади в 3-5 тысяч гектаров; от частого проникновения туристов, охотников, рыболовов, браконьеров и т. д. , служащих наиболее обычными причинами лесных пожаров - при площади в 200-500 тысяч гектаров, а в условиях легко проходимых или насыщенных крупными реками и озерами ландшафтов - и более.

Таким образом, эффективное сохранение дикой таежной природы возможно только в пределах больших сохраняемых массивов естественной тайги, имеющих площадь в сотни тысяч и миллионы гектаров. Чем меньше площадь массивов, тем большее количество естественных особенностей таежных экосистем, элементов естественного биологического разнообразия может быть со временем утрачено, тем больше ожидается в будущем сложностей и затрат, связанных с нейтрализацией негативных краевых эффектов. Сохранение небольших участков (до нескольких тысяч гектаров) тайги вообще не дает никаких гарантий того, что тайга сохранится в естественном состоянии сколько-нибудь длительное время, а не будет уничтожена в результате одного крупного антропогенного пожара или неблагоприятных "краевых эффектов" например, распадения в результате массового ветровала или вспышки численности насекомых-фитофагов после вырубки прилегающих участков леса. В связи с этим последние сохранившиеся на севере Европейской России крупные массивы естественной тайги имеют ключевое значение для сохранения естественной природы. К числу важнейших экологических свойств этих территорий можно отнести следующие:

Только в пределах таких территорий возможно сохранение природных экосистем, функционирование которых полностью зависит от больших площадей примыкающих к ним территорий (подавляющего большинства речных и озерных, многих пойменных и болотных экосистем) и всего огромного комплекса связанного с этими экосистемами биологического разнообразия. Современная система лесного хозяйства, при которой участки естественной природы сохраняются в виде небольших фрагментов, даже при сохранении водоохранных полос неизбежно ведет к деградации большинства водных и околоводных экосистем.

Только в пределах крупных массивов малонарушенных лесов возможно сохранение в состоянии равновесия многих тонких механизмов саморегуляции естественных лесных экосистем, обеспечивающих их самоподдержание и устойчивость и вносящих значительный вклад в поддержание экосистемного разнообразия, связанных с деятельностью насекомых-фитофагов (в лесном хозяйстве однозначно относимых к "вредителям"), дереворазрушающих грибов (столь же однозначно относимых к "болезням"), ветровалами, снеголомами и иными естественными нарушениями. Крупные массивы малонарушенных естественных лесов Европейского Севера единственный тип территорий, предоставляющий возможность гарантированного сохранения в естественных условиях популяций многих крупных видов животных, требующих для жизни больших площадей.

Только крупные массивы, имеющие площадь более миллиона гектаров, способны обеспечить реальную сохранность хотя бы внутренней части территории в абсолютно "диком" состоянии, тем самым обеспечивая гарантированное сохранение не только всего существующего биологического и экосистемного разнообразия, но и естественных путей эволюционного развития экосистем и видов. Крупные массивы малонарушенных лесов, не имеющие на своей территории поселений и транспортной сети и потому надежно изолированные от подавляющего большинства источников пожаров, служат надежными резервуарами исключенной из атмосферного круговорота углекислоты и потому имеют важнейшее климаторегулирующее значение. Расположенные в их пределах болотные экосистемы служат также важнейшим и надежнейшим поглотителем углекислоты.

Только крупные массивы малонарушенных лесов позволяют части коренного населения Русского Севера (к сожалению, лишь очень небольшой части) сохранять традиционную систему природопользования, связанную с охотой, ловом рыбы и заготовкой иных недревесных продуктов леса, поскольку в пределах "освоенной" территории Севера их запасы оказались практически уничтоженными. Сохранение таких крупных таежных массивов на Европейском Севере России является одной из важнейших природоохранных задач современности. В настоящее время лишь небольшая часть таких массивов охраняется на территориях заповедников и национальных парков. Остальные сохранившиеся массивы при современных темпах их фрагментации и уничтожения могут исчезнуть в течение ближайших 7-12 лет. В связи с этим вопрос о сохранении дикой таежной природы на Европейском Севере России должен решаться прямо сейчас, несмотря на все экономические и социальные трудности современного периода. Совершенно очевидно, что сохранение значительной части дикой таежной природы Европейской России возможно только при активном участии в этом большой части ее населения.

Страницы: 1, 2