Геоэкологические аспекты природной устойчивости темнохвойных лесов Приморского края

Большая протяженность ареала пихтово-еловых лесов по территории края, сложная палеогеографическая и геологическая история, муссонный климат и горный рельеф Сихотэ-Алиня, основной области распространения, определяют большое ландшафтное разнообразие данной формации.

Являясь преимущественно горными лесами, они имеют ключевое средообразующее и ресурсоохранное значение, а также важное значение для экономики края. 1068,8 тыс. га пихтово-еловых лесов все еще можно отнести к малонарушенным лесным территориям (МЛТ), а это около 36% всей площади, занимаемой формацией [1]. Но их повсеместное усыхание и интенсивная эксплуатация неизбежно ведут к истощению лесного фонда и негативным изменениям экологической и социальной обстановки в регионе.

Цель данных исследований – изучение потенциальной устойчивости экосистем пихтово-еловых лесов Приморского края и выделение различных степеней (классов) толерантности на основе их способности формировать своеобразные высотно-геоморфологические комплексы лесной растительности.

Задачи исследований: выявить особенности их геоэкологии, провинциальные различия, связь с различными типами рельефа, высотными уровнями, рассмотреть структуру и динамику различных типов леса, сукцессии, функционирование лесных сообществ в процессе усыхания и антропогенного вмешательства.

Под устойчивостью геосистемы понимается повторяющаяся последовательность расположения ее элементов в пространстве (сохранение структуры) и поведения во времени [2]. Геосистемы, даже обладающие значительной пластичностью, характеризуются различной степенью устойчивости их компонентов, особенно растительности и почв. Слабая устойчивость этих компонентов в первую очередь влияет на изменение структуры ландшафтов даже при незначительных изменениях хода геоморфологических процессов, климата и возрастании антропогенной нагрузки [3]. В.Б. Сочава [4] отмечал связь устойчивости геосистем со степенью сложности их структуры, подчеркивая то обстоятельство, что саморегуляция геосистем наиболее действенна в оптимальных условиях тепла и влаги.

По площади распространения (2970,6 тыс. га) и запасам древесины (529,33 млн м3) пихтово-еловые леса и их переходные типы (елово-лиственничные и елово-кедровые) в Приморском крае занимают первое место. Более половины ареала пихтово-еловых лесов и большая часть елово-лиственничных лесов сконцентрированы на севере края – в Тернейском, Пожарском, Красноармейском районах, которые характеризуются высокой лесистостью и меньшей антропогенной нарушенностью. Более мелкие дробные выделы сильно нарушенных пихтово-еловых и елово-кедровых лесов произрастают в центральной и южной части края.

На региональном уровне (Приморский край) нами изучалась структура и динамика пихтово-еловой формации и ее переходных типов к лиственничной и кедрово-широколиственной формациям, встречаемость и площадное распространение конкретных геоморфологических комплексов данной лесной растительности, ее отдельных групп типов и типов леса (табл. 1) в различных районах края, на различных морфогенетических типах рельефа, почв, в различных климатических районах.

В результате этого была сформирована база данных (БД) «Пихтово-еловые леса Приморского края» [5] и на ее основе составлены карты-схемы: «Высотно-геоморфологические комплексы пихтово-еловых лесов Приморья», «Основные климатипы местообитаний пихтово-еловых лесов Приморья» и ряд карт по возрастным стадиям развития древостоев и потенциальным запасам древесины. Эколого-географический анализ полученных карт-схем позволил выявить особенности географии и экологии различных типов пихтово-елового леса, их связь с типами рельефа и высотными уровнями, климатическими типами местообитаний, типами и подтипами почв.

Поскольку рельеф и абсолютная высота местности являются главными лимитирующими факторами при определении класса устойчивости геосистемы, приводим следующие морфогенетические типы рельефа (по Ганешину Г.С.) [6], характерные для ареала пихтово-еловых лесов Приморья: среднегорья интенсивно-расчлененные – занимают 44% площади ареала; среднегорья массивные – 10%; мелкогорья – 19%; базальтовые плато слаборасчлененные – 9%; базальтовые плато интенсивно-расчлененные – 3%; участки и реликты древнего выровненного рельефа – 8%; аккумулятивные равнины и речные террасы – 7% ареала.

Таблица 1

Геоморфологические комплексы пихтово-еловых лесов Приморья, переходные субформации и характерные им группы типов (типы) леса

Индекс типа леса	Название геоморфологических комплексов, переходных субформаций и типов леса
I. Субальпийские пихтово-еловые леса – 4% площади ареала
ЕКс Евг ЕКлж ЕБкк	Кедрово-стланиковый ельник (периодически сырой) Высокогорный ельник (периодически сырой) Разнотравно-кустарниковый ельник с кленом желтым (периодически сырой) Елово-каменноберезовый кустарниковый ельник (периодически сырой)
II. Предсубальпийские пихтово-еловые леса – 3%
Еро Етм Ебр Есб	Рододендроново-осочковый ельник (периодически сухой и влажный на теневых склонах) Ельник травяно-моховый (свежий и влажный) Ельник-брусничник (свежий и влажный) Ельник сфагново-багульниковый (сырой)
III. Пихтово-еловые леса горных склонов – 62% площади ареала
Ез Емз Ермп Екр	Ельник-зеленомошник (влажный) Ельник мелкотравно-зеленомошный (свежий и влажный) Ельник разнотравно-мелкопапоротниковый (свежий и влажный) Ельник кустарниково-разнотравный (влажный)
IV. Пихтово-еловые леса долин, шлейфов и пологих нижних третей склонов гор – 5%
Ед ЕЧрт Етв Ет ЕТп	Ельник долинный (влажный) Ельник черемухово-разнотравный (сырой) Ельник таволгово-вейниковый (мокрый) Ельник торфянистый (мокрый) Елово-тополевые леса
Субформация елово-кедровых лесов (преобладание ели) (влажные) – 20%
ЕшК ЕкпК ЕмпК	Елово-широколиственные леса с кедром корейским Крупнопапоротниковый ельник с кедром корейским Мшисто-плауновый ельник с кедром корейским
Субформация елово-лиственничных лесов (преобладание ели) – 6%
ЕЛг ЕЛбм ЕЛд	Елово-лиственничные горные леса (влажные) Елово-лиственничные багульниково-моховые леса (сырые) Елово-лиственничные долинные леса (влажные и сырые)

Господствующим типом рельефа является денудационно-тектонический (среднегорья массивные, среднегорья интенсивно-расчлененные и мелкогорья), занимая 73% площади (табл. 2). Высотные пояса, образуемые пихтово-еловыми лесами и их переходными типами (елово-кедровыми и елово-лиственничными) в целом по краю, следующие: низкогорный (до 500 м над ур. м.) занимает 19% территории ареала; среднегорный (500– 1000 над. ур. м.) – 65%; высокогорный (более 1000 м над ур. м.) – 16%.

А.М. Короткий и Т.Р. Макарова [7] выделили 4 класса оценки устойчивости ландшафтов Приморья, имеющих различную структуру рельефа и интенсивность геоморфологических процессов: 1 класс – территории со слабой активностью геоморфологических процессов и весьма устойчивыми ландшафтами ( уль-трастабильные геосистемы широкого спектра использования); 2 класс – территории с умеренной активностью геоморфологических процессов и умерено устойчивыми и устойчивыми ландшафтами ( стабильные геосистемы с мозаичным использованием); 3 класс – территории активных зон и неустойчивых ландшафтов ( метастабильные геоситемы с локальным щадящим природопользованием); 4 класс – территории наиболее активных зон и весьма неустойчивыми ландшафтами (анастабильные геосистемы, относимые к строго охраняемым природно-территориальным комплексам).

К 1 классу устойчивости, согласно А.М. Короткому и Т.Р. Макаровой, можно отнести экосистемы пихтово-еловых лесов низкогорного пояса, занимающие примерно 20% территории ареала, где наблюдается слабая активность геоморфологических процессов. Это преимущественно местообитания пихтово-еловых лесов долин, шлейфов, пологих нижних третей склонов гор и елово-кедровых лесов на мелкогорьях, реликтах и участках древнего выровненного рельефа, надпойменных террасах среднего и верхнего яруса. Реже встречаются местообитания горных ельников (Екр), (Ермп) и елово-лиственничных долинных лесов (ЕЛд).

Встречаемость пихтово-еловых лесов и их переходных типов на определенных морфогенетических типах рельефа Приморья, %

Таблица 2

Группа типов рельефа	Тип рельефа	Геоморфологические комплексы пихтово-еловых лесов Приморья
		Субальпийские и предсубаль-пийские ельники	Ельники горных склонов	Ельники долин, шлейфов, пологих склонов	Еловокедровые леса	Елово-лиственничные леса	Сумма
Денудационнотектонический рельеф	Среднегорье массивное	13 / 13	88 / 10	3 / 5	28 / 11	3 / 4	135 / 10
	Среднегорье интенсивно-расчлененное	59 / 59	425 / 48	16 / 25	57 / 22	49 / 59	606 / 44
	Мелкогорье	-	175 / 20	13 / 20	70 / 28	7 / 8	265 / 19
Вулканогенный рельеф, плоскогорья	Базальтовое плато слаборасчлен-ное	8 / 8	68 / 8	2 / 3	36 / 14	9 / 11	123 / 9
	Базальтовое плато интенсивно-расчлененное	3 / 3	19 / 2	4 / 6	12 / 5	2 / 2	40 / 3
Денудационный рельеф предгорий	Участки и реликты древнего выровненного рельефа	14 / 14	75 / 8	2 / 3	21 / 8	3 / 4	115 / 8
Эрозионно-аккумулятивный рельеф	Равнины, речные и морские террасы	3 / 3	30 / 4	25 / 38	30 / 12	10 / 12	98 / 7
Сумма		100	880	65	254	83	1382

Примечание: над чертой – частота встречаемости определенных типов леса и типов рельефа; жирным – максимум встречаемости.

Ко 2 классу относятся экосистемы пихтово-еловых лесов и других переходных типов среднегорного пояса (65% площади ареала) на пологих и средней крутизны склонах с умеренной активностью геоморфоло- гических процессов на среднегорьях массивных, на базальтовых плато слаборасчлененных, реже на участках и реликтах древнего выровненного рельефа, где доминируют горные пихтово-еловые леса (преимущественно занятые Ез и Емз, Ермп). На западном макросклоне Сихотэ-Алиня, на плоских водоразделах, также встречаются елово-кедровые леса (преимущественно ЕШК). На севере края, на базальтовых плато восточного макросклона, произрастают елово-лиственничные леса (в основном ЕЛбм и ЕЛд).

К 3 классу устойчивости также относятся экосистемы пихтово-еловых лесов среднегорного пояса, но уже на среднегорьях и базальтовых плато интенсивно расчлененных, в верхних частях долин горных рек и ручьев, где динамизм геоморфологических и климатических процессов резко возрастает. В узких долинах и распадках характерно развитие температурных инверсий и сезонной мерзлоты. Доминируют Ез, Емз, Етв, часто произрастающие на крутых склонах и на склонах крутизной более 300. На юге края к этому классу можно отнести небольшие выделы Еро и Ебр.

К 4 классу устойчивости – геосистемы высокогорного (16% территории ареала) и частично среднегорного поясов, территорий активных зон неустойчивых ландшафтов. Это преимущественно местообитания высокогорных субальпийских (ЕКс, Евг, ЕКлж) и предсубальпийских ельников (Еро, Ебр), развитых на крутосклонном рельефе северных и северо-восточных экспозиций. На высоких базальтовых плато, нередко заболоченных, встречаются елово-лиственничные леса (ЕЛг, ЕЛбм) и низкобонитетные Есб.

На локальном уровне (серии пробных площадей и геоботанический профиль) нами изучался процесс усыхания древостоя в различных типах пихтово-елового леса и его зависимость от абиотических и биотических факторов среды. Интенсивность процесса усыхания в первую очередь зависит от возрастной стадии и состава пород преобладающего поколения леса, а также от типов рельефа и абсолютной высоты территории. Наиболее подвержены усыханию ельники горных склонов, имеющие на территории Приморья преимущественное распространение. По характеру возобновительного процесса хвойных пород, а в частности, по соотношению количества мелкого, среднего и крупного подроста в очаге усыхания, по видовому составу травяного яруса можно прогнозировать начало процесса усыхания. Большое количество крупного подроста ели и пихты – характерный признак начальных этапов этого процесса и включения механизмов саморегуляции системы – биоценоз как бы уже подготавливает смену одного поколения леса другим.

Устойчивость экосистем пихтово-еловых лесов к антропогенному воздействию и способность различных типов леса к восстановлению после негативного влияния промышленных рубок и пожаров изучалась на вырубках и гарях различной давности, расположенных на различных типах рельефа, на склонах различных экспозиций и крутизны. По сравнению с другими хвойными формациями Приморья в пихтово-еловых лесах редки случаи восстановления леса через смену пород – белоберезняками, осинниками и др. Период господства лиственных пород сравнительно краток – 30–40 лет. Затем формируются древостои из подроста хвойных предварительной и последующей генераций, позволяющие восстановить исходный тип леса. Длительное восстановление леса через смену пород наблюдается чаще всего на юге и в центральных районах края на пологих склонах теневых экспозиций, в елово-кедровых лесах, на обширных гарях, превращенных в каменистые россыпи, на участках, зарастающих вейником, кипреем и вторичными кустарниками. На севере края в условиях высокогорного крутосклонного рельефа пихтово-еловые леса на длительное время замещаются елово-лиственничными лесами, а иногда и просто лиственничниками. После пожаров на плоских водоразделах они подвергаются заболачиванию, превращаясь в редколесья и мари.

Таким образом, на основе эколого-географического анализа распространения пихтово-еловых лесов Приморского края, их восстановления после усыхания и антропогенного вмешательства нами сделаны первые попытки определения степени их потенциальной природной устойчивости. Дальнейшее использование материалов БД по климатипам, почвенно-растительным комплексам, образуемым данных лесами, позволит более детально классифицировать и картографировать различные степени их устойчивости, проводить экологическое планирование территории описываемого региона.