Актуальные проблемы устойчивости лесных сообществ при воздействии неблагоприятных природных и антропогенных факторов

Современное состояние территории области является результатом длительного исторического процесса ландшафтных изменений, происходивших в историческом прошлом под влиянием изменений климата, а в последнее тысячелетие под влиянием хозяйственной деятельности человека. В равнинных ландшафтах с преобладанием почв тяжёлого механического состава прогрессирует заболачивание, вызванное сплошными рубками. В результате коренные еловые леса уступают место производным осинникам и березнякам.

В связи с изменением ландшафтов происходит ослабление водоохранно-защитных функций леса, снижается сбалансированная многими тысячелетиями высокая устойчивость, которой обладали древостои. Нами на основе анализа литературы, обследования лесов и 30-летних исследований на постоянных пробных площадях была выявлена иерархия факторов (рис. 1), влияющих на устойчивость лесов Новгородской области [9]. Изучение реакции лесных биогеоценозов на воздействие природных и антропогенных факторов показало, что из числа природных факторов на устойчивость лесов области наибольшее влияние оказывает повреждение древостоев ветром, из числа антропогенных – сплошные рубки, вызывающие смену пород и изменение структуры лесного фонда, а также техногенные загрязнения атмосферы и лесные пожары.

Особое значение в сохранении устойчивости коренных лесов области имеет лесовозобновительный потенциал. Анализ материалов лесоустройства и наши исследования по обеспеченности естественным лесовозобновлением под пологом спелых и перестойных древостоев проведённые на ландшафтной основе показали, что наиболее обеспечены подростом хвойных пород большинство ландшафтов южной подзоны тайги [9]. Наиболее успешно возобновление происходит в черничной (63%) и кисличной (57%) группах типов леса, которые занимают вместе 64,4% площади спелых и перестойных древостоев. Начиная с 1963 г. в Новгородской области ведётся поиск различных технологий и способов рубок, позволяющих сохранять предварительное возобновление. Началом этих работ можно считать эксперимент в Крестец-ком леспромхозе в 1963 г., при котором были проведены рубки с сохранением подроста и тонкомерной части главных хвойных пород по различным технологиям [2,4]. Чуть позднее в практику стали внедрять так называемые «реконструктивные» рубки.

Рис. 1. Иерархия факторов, влияющих на устойчивость лесов Новгородской области

Основная причина возникновения пожаров – антропогенные факторы, на долю которых приходится большая часть всех возгораний. По вине населения в последние годы происходило до 84% случаев лесных пожаров, 12% составляют случаи лесных пожаров от сельхозпалов. Число пожаров во многом зависит от природной пожарной опасности территории, посещаемости лесов населением и условий погоды. Посещаемость лесов, в свою очередь, зависит от суммы осадков в вегетационный период. В настоящее время проблема долгосрочного прогнозирования месячных и сезонных сумм осадков на основе погодных условий истекшей зимы практически решаема, поэтому использование связи числа пожаров с суммами осадков за длительные периоды в конкретном районе (рис. 2) позволяет прогнозировать число возможных пожаров и планировать более объективно противопожарные мероприятия.

Исследования по вопросу устойчивости древостоев к действию ветра показали, что более 80% всех ветровалов и буреломов произошло в хвойных древостоях [7, 9]. Наиболее ветровальной породой в составе древостоев в Пестовском ландшафте оказалась ель, в Нижнее-Мстинском и Холовском ландшафтах в большей степени пострадали от ветра сосняки. Лиственные древостои подвержены ветровалу, в основном, под действием ураганных ветров. К основным факторам, повлиявшим на устойчивость древостоев, отнесены примыкание ветровальных и буреломных участков к непокрытым лесом территориям и не характерная для области сила ветра – ураганного, вихреобразного с порывами до 25 м/с. Критическая для леса обстановка создаётся при скорости ветра, превышающей 15 м/с при направлении, не совпадающем с розой ветров на данной территории. Так, например, ураганным ветром 29 июля 2010 г. на территории Неболчского и Шереховичского ландшафтов повалено более 57 тыс. га леса.

y = -0,2465x + 432,03

Рис. 2. Связь числа пожаров с суммой осадков за вегетационный период в Новгородской области за период 1991-2009 гг.

С 1982 г. с участием автора осуществлялся многолетний мониторинг за состоянием лесных сообществ в зоне влияния техногенных выбросов предприятия по производству азотных и комплексных удобрений – ОАО «Акрон» [1, 3-6, 8, 9]. Основными поллютантами, выбрасываемыми в атмосферу, были: окись углерода, окислы азота, аммиак и другие, при этом анализ статистических данных за последние 30 лет показывает, что объём загрязняющих атмосферу выбросов по Новгородскому АО «Акрон» постоянно уменьшался. Динамика состояния древостоев свидетельствует об их ухудшении, при этом в большей степени это отмечено у хвойных. Средний коэффициент (балл) их состояния в большинстве случаев превышает этот показатель у лиственных пород по абсолютному значению. Однако прогнозируемый специалистами [3] полный распад древостоев до 1995 г. на расстоянии 2,0 км от центра эмиссии и на расстоянии 4,5 км до 2001 г., по нашим данным не зафиксирован. Наоборот, в последние годы отмечается некоторое улучшение состояния древостоя. В результате резкого снижения выбросов и ослабления техногенного воздействия в целом древостои проявляют способность к восстановлению ими физиологических функций. В процессе исследований в зоне влияния ОАО «Акрон» выявлена возможность использования строения центральной лопасти листовой пластинки клёна остролистного в качестве параметра индикации, обеспечивающего надёжное выявление повреждений растений при загрязнении атмосферы [1].

Оценка лесовозобновительного потенциала показала, что в исследованных сообществах преобладает мелкий подрост. На большинстве участков присутствует ель, но наибольшую численность имеют мелколиственные породы – берёза, ольха серая, ольха чёрная, реже встречаются осина, липа, клён, вяз. Коэффициенты встречаемости варьируют в довольно широких пределах – от 44 до 94%. Распределение подроста чаще носит контагиозный характер, что связано с выраженным мочажиннокочковатым рельефом. Вдоль речки Виточки и на возвышенных местоположениях отмечается поселение широколиственных пород – дуба, вяза, клёна, ясеня, бука, ильма. Подлесок на пробных площадях характеризуется значительной численностью (5-15 тыс. экз/га) при высоких коэффициентах встречаемости (80-95%). При значительном видовом богатстве подлеска (11 видов) доминируют рябина обыкновенная, черёмуха обыкновенная, крушина ломкая, жимолость обыкновенная. В структуре живого напочвенного покрова значительное место заняли рудеральные виды, не свойственные исходным условиям местопроизрастания.

Вблизи источника загрязнения отмечается буйное разрастание растений нитрофилов. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса снижается, а мохово-лишайникового – возрастает.

Выводы: по результатам многолетних исследований [9] впервые для Новгородской области была сделана попытка ландшафтного подхода при оценке воздействия различных факторов на лесные экосистемы. Выполненные исследования служат основой для формирования концепции повышения устойчивости лесных сообществ и разработки модели устойчивого развития лесов региона.