Проблемы создания насаждений различного целевого назначения и пути их решения

Строительство новых городов и поселков, интенсификация промышленности и сельского хозяйства сопровождаются значительным увеличением нагрузок на природные экосистемы, развитием процессов опустынивания, углублением экологического кризиса. Одним из эффективных приемов восстановления и оздоровления окружающей среды является создание насаждений различного целевого назначения. Особую актуальность приобретает зеленое строительство, создание садов и парков, лесов рекреационного и водорегулирующего назначения, закрепление подвижных песков, оврагов, балок, насаждений вдоль малых рек и дорог, развитие лесокультурного производства и полезащитного лесоразведения. Для создания таких насаждений требуется разработка ассортимента растений, дифференцированного как по природным условиям, так и по целям их создания, что особенно важно для аридных регионов России, подверженных процессам опустынивания. Бедность флоры аридных регионов древесными растениями определяет целесообразность интродукции новых видов и разработки для них эффектив- ных методов массового размножения и содержания в культуре.

Для реализации поставленных задач необходим теоретически обоснованный метод интродукции древесных растений, обеспечивающий получение максимального эффекта с минимальными затратами труда, времени и средств.

Анализ существующих методов по интродукции растений. В начале ХХ в. известность получил метод «фитоклимати-ческих аналогов» [7; 12]. Однако решить задачу, заключающуюся в обогащении ассортимента высокопродуктивными, хозяйственноценными экзотами, методом «фитоклимати-ческих аналогов» не представляется возможным. Объясняется это тем, что из аналогичных по экологическим условиям природных зон (фитоклиматических аналогов) можно привлечь лишь виды, мало отличающиеся от видов природной флоры района исследований по устойчивости, габитусу, продуктивности, декоративности и другим качествам [7]. В связи с этим в 1950 г. Ф.Н. Русановым был предложен метод интродукции «родовыми комплексами», позволяющий привлечь виды из любых природных зон [11]. В соответствии с названным методом Ф.Н. Русановым предлагается в район интродукции привлечь все, или большинство представителей изучаемого рода, вне зависимости от экологических условий их естественного местообитания. Затем перспективные виды отбираются в процессе их экспериментального испытания. Известные российские ученые С.Я. Соколов и Б.Н. Замятин считают, что метод «родовыми комплексами» чрезвычайно трудоемок и является чисто эмпирическим [7]. Кроме того, следует отметить, что метод не содержит важнейшего в интродукции этапа – теоретического обоснования перспективности исходных для мобилизации в район интродукции видов. В 1953 г. был предложен «эколого-исторический» метод, разработанный М.В. Культи-асовым, основанный на выявлении объемного ареала вида, накопленного в процессе его эволюции [6]. Практическое применение метода требует наличия большого объема информации по динамике формирования в процессе эволюции ареала и экологического спектра каждого вида флоры Земли. Эту информацию предстоит еще накопить, ввести в новейшие системы ЭВМ, и только тогда возможно применение метода для прогнозирования успешности интродукции видов, дифференцированных по природным зонам. Исследования по разработке эффективных методов интродукции были продолжены, и в 1960 г. А.М. Кормили-цын предложил метод «Генетического родства флор как основы подбора древесных растений для их интродукции» [5]. К сожалению, ученым не было предложено четко разработанных критериев установления степени родства флор для определения перспективности вида и рекомендаций по подбору видов внутри флористических источников, что затрудняет его практическое применение. В 1986 г. были опубликованы рекомендации М.А. Проскурякова и В.Г. Рубаник по прогнозированию результатов интродукции на основе накопленного опыта, а также предложения Б.Н. Головкина об интродукционном районировании [3; 10]. Вследствие отсутствия приемлемых для практики эффективных методов интродукции исследователи предлагают использование накопленного опыта по созданию насаждений и ассортименту растений в соседних регионах и переносу этого опыта в район исследований.

Анализ существующих методов и рекомендаций по интродукции растений показыва- ет, что одни методы взаимно исключают друг друга, в основе других лежит исключительно эмпирический опыт. В качестве примера сравним рекомендации Н.А. Базилевской с методом Ф.Н. Русанова. Н.А. Базилевская предлагает, прежде чем привлечь вид для экспериментального испытания в районе интродукции, глубоко изучить его экологию и биологию в условиях естественного местообитания, что, безусловно, невыполнимо, так как требует проведения стационарных исследований в районе естественного обитания вида. В то же время Ф.Н. Русанов предлагает, независимо от экологических условий естественного обитания вида, привлечь его в район интродукции и на основе многолетнего эмпирического опыта определять степень его перспективности для условий района исследований [2; 8]. Практическое использование предложенных методов и рекомендаций сопровождается большими затратами труда, времени, средств и часто приводит к отрицательному результату [7–9]. Не случайно в конце двадцатого столетия председатель Совета ботанических садов АН СССР Л.Н. Андреев предложил объединить усилия физиологов, ботаников и биохимиков для совместной разработки методов, позволяющих ускорить эффективность и экономичность интродукции растений [1]. Это обращение к ведущим ученым отразило отсутствие в современных условиях эффективных методов интродукции растений и определяет актуальность исследований в этом направлении.

Теоретическое обоснование экологического метода интродукции растений. В настоящее время фундаментальные исследования в области общей экологии и физиологии растений способствовали объяснению многих природных явлений, законов и закономерностей. Особый интерес для развития интродукции представляют работы, посвященные изучению механизмов адаптации растений. Установлено, что физиологическая адаптация организмов лежит в основе их приспособлений к изменению экологических факторов в пределах ареала. Для каждого вида характерен свой экологический спектр, своя толерантность по отношению к силе воздействия природных факторов, что необходимо учитывать при интродукции растений. К сожалению, методы интродукции разрабатывались без учета синтетической теории эволюции, особенно аксиомы Ч. Дарвина об адаптивности вида к факторам среды, без учета основополагающих экологических законов, исторического развития популяции, вида, формирования фитоценоза и экосистемы. Интродукция сводилась часто к безуспешному поиску устойчивых к абиотическим факторам среды и, вместе с тем, обладающих высокой хозяйственной ценностью (декоративностью, продуктивностью) видов [8]. Теория эволюции и аксиома Ч. Дарвина об адаптивности вида, экологические законы, закономерности, правила и явления доказывают, что таких видов в природе нет. Чем устойчивее вид к абиотическим факторам среды, например, к дефициту влаги, тепла, засоленности почв, тем ниже его продуктивность, декоративность, а следовательно, и хозяйственная ценность. Продуктивность и жизненная форма вида зависят, прежде всего, от благоприятного сочетания составляющих гидротермический режим его местообитания, что подтверждается экологическим законом периодической географической зональности, индекса сухости и прямой зависимостью продуктивности экосистем от величины гидротермического коэффициента. При переселении вида, особенно в аридные условия, практически всегда сталкиваются с проблемой несоответствия его экологического спектра условиям района интродукции. Такой вид не сможет реализовать свои потенциальные возможности (габитус, продуктивность, декоративность). Решение этой проблемы обеспечивает разработанный и апробированный в чрезвычайно жестких условиях полуострова Мангышлак экологический метод интродукции древесных растений [7; 8].

Экологический метод. Методологической основой предлагаемого метода интродукции растений является синтетическая теория эволюции, выступающая как наиболее совершенная форма научного обоснования и программирования практической деятельности в области интродукции растений. Базой формирования метода интродукции является комплекс экологических законов, закономерностей, правил и явлений, вскрывающих историю развития вида, формирование его био- логического потенциала и экологического спектра. Теория эволюции и экологические законы позволяют сделать вывод о зависимости биологического потенциала вида и его экологического спектра от комплексного воздействия среды. Аксиома Ч. Дарвина, заключающаяся в том, что каждый вид адаптирован к строго определенной, специфической для него совокупности условий существования, приводит к необходимости изучения адаптационных возможностей вида и выявления основных лимитирующих его интродукцию факторов, с последующей нейтрализацией их отрицательного влияния. Необходимость этих действий в интродукции подтверждается целым рядом законов и, прежде всего, законами оптимума, минимума и толерантности. Так, например, закон минимума показывает, что жизнеспособность, продуктивность организмов лимитируется тем из факторов среды, который находится в минимуме, хотя все остальные условия благоприятны. Выводы подтверждаются и законом периодической географической зональности. Установленная законом периодичность проявляется в том, что величины индекса сухости меняются в разных природных зонах от 0 до 4–5, трижды между полюсами и экватором они близки к единице – этому значению соответствует наибольшая биологическая продуктивность ландшафтов. В соответствии с законом, продуктивность ландшафтов зависит от величины радиационного баланса и валового увлажнения, то есть от гидротермического режима на данной территории. Необходимость нейтрализации отрицательного влияния силы воздействия экологических факторов, выходящих за пределы толерантности вида, способом антропогенного обеспечения искусственной экосистемы материально-энергетическими ресурсами подтверждается и явлением экологической сукцессии. Сукцессией является процесс последовательности изменения видового состава организмов в данном местообитании до наступления климаксного состояния. В результате развития сукцессии на месте рукотворного фитоценоза, оставленного без агроухода, всегда восстановится природный ландшафт: в пустыне восстановится пустынный ландшафт, в степи – степной, в тайге – таежный, что необходимо помнить при разработке рекомендаций по уходу за насаждениями. Таким образом, только моделирование условий в районе интродукции, соответствующих естественному обитанию вида, обеспечит их нормальный рост и развитие, позволит реализовать имеющийся биологический потенциал.

Применение в интродукции закона об изменчивости, вариабельности и разнообразии ответных реакций на действие факторов среды у отдельных особей вида позволяет сократить до минимума его экспериментальное испытание. Визуальные наблюдения за молодыми особями дают достаточную информацию для определения степени перспективности вида, так как с возрастом толерантность организма повышается.

Цель проведенных экспериментальных исследований заключалась в разработке экологического метода и практических рекомендаций по интродукции древесных растений, способов их массового размножения и прогрессивных технологий содержания в культуре, позволяющих нейтрализовать отрицательное действие природных факторов, выходящих за пределы толерантности (экологической валентности) интродуцента. Экологический метод включает не только теоретический подбор исходного для интродукции материала, но и предлагает научно обоснованное моделирование оптимальных условий содержания для видов в районе интродукции, условий, способствующих реализации видом биологического потенциала и, тем самым, повышению эффективности проектируемых и реконструируемых насаждений.

Исследования в течение целого ряда лет проводились в разных природных зонах Казахстана (Северо-Казахстанская, Мангыш-лакская, Гурьевская области) и России (Саратовская и Липецкая области). Таким образом, были охвачены пустынные, полупустынные, степные и лесостепные зоны. Анализ результатов интродукции древесных растений, проведенной в разных природных зонах, позволил выявить ответные реакции растений на силу воздействия экологических факторов и определить лимитирующие интродукцию факторы. В процессе исследований был изучен экологический спектр видов, а также сила абиотических факторов в районах интродукции, выходящих за пределы их экологической валентности. Полученная информация позволила определить степень перспективности видов, привлеченных из различных флористических областей земного шара [4; 7–9]. Всего было привлечено и экспериментально испытано в пустынных условиях полуострова Мангышлак более 550 видов древесных растений, разработан и апробирован видовой состав для озеленения, закрепления песков и защитного лесоразведения. Разработаны и апробированы методы, позволяющие нейтрализовать отрицательное действие экологических факторов, выходящих за пределы толерантности вида, в том числе с применением капельного орошения, контейнерного метода при выращивании посадочного материала и посевных чеков с постоянным подпитывающим через дренаж увлажнением для выращивания сеянцев в различных почвенно-климатических условиях. Результаты исследований могут быть успешно районированы и в другие регионы России, а также сопредельные государства. Кроме того, в процессе исследований был определен видовой состав культурной дендрофлоры в Липецкой, Саратовской и Брянской областях и его соответствие природным условиям.

При интродукции деревьев и кустарников в аридные регионы предлагается акцентировать внимание на теоретическом подборе и обосновании перспективности для этого региона вида, моделировании оптимальных условий в районе интродукции, соответствующих его естественному обитанию и мотивированном экологическими законами сокращении сроков эмпирических исследований, направленных на освоение и введение вида в культуру.

Рекомендации по интродукции растений экологическим методом. Экологический метод включает четыре последовательно выполняемых этапа: 1) постановка цели и задач интродукции растений; 2) теоретический подбор и обоснование перспективности для региона вида (оценка хозяйственной ценности вида, изучение его экологического спектра, выявление лимитирующих факторов среды в районе исследований и определение возможности их нейтрализации); 3) моделирование благоприятных для роста и развития условий среды, соответствующих естественному обитанию вида; 4) мобилизация, освоение и введение вида в ассортимент для создания насаждений, дифференцированных по их назначению в районе исследований.

Экологическим методом подтверждена перспективность флористических источников получения исходного для интродукции материала. Применение на практике экологического метода позволит в относительно короткий срок качественно улучшить ассортимент древесных растений для создания насаждений различного целевого назначения в разных природных зонах РФ.