Изменение основных типов подмосковных лесов под влиянием рекреационного использования

Согласно геоботаническому районированию Московской области, предложенному В. В. Алехиным (1947), Москва и ближайшее Подмосковье находятся на границе трех ботанико-географических подзон: елово-широколиственных, широколиственных и сосновых лесов. Кроме того, весь север и северо-восток Московской области лежит в подзоне еловых лесов, подходящих довольно близко к северным границам лесопаркового пояса.

К настоящему времени коренные леса Подмосковья значительно изменены - сначала вырубками и пастьбой скота, затем - рекреационным использованием, в результате чего сильно выросли площади под вторичными березняками, осинниками и ольшаниками.

Для понимания основных закономерностей перерождения рекреационных лесов необходимо проследить за изменениями именно коренных типов леса. Это позволит выявить картину изменений в "чистом" виде, без наложения различных вторичных процессов.

В настоящее время благодаря серии работ, проведенных различными исследователями, выявилась возможность сравнительного изучения процессов изменения коренных типов леса, происходящих под влиянием рекреационного использования. Исследованию дубрав с рекреационной точки зрения посвящена работа Р. А. Карписоновой (1967) - одного из пионеров комплексного изучения рекреационных лесов в нашей стране.

Рекреационные ельники Подмосковья изучались комплексной рекреационной экспедицией Института географии АН СССР в 1968-1969 гг. С 1970 г. работы в ельниках, а позже - в сосняках Мещеры велись совместно Институтом географии АН СССР, Управлением лесопаркового хозяйства Мосгорисполкома и Дружиной по охране природы биофака МГУ.

Изменения сложных боров лесопаркового пояса г. Москвы изучает Лаборатория лесоведения АН СССР.

Данные, полученные в результате проведенных исследований, отражают процесс изменения разных компонентов лесного биогеоценоза.

Данные по изменению ельников Подмосковья под влиянием рекреационного использования, полученные авторами книги, дают возможность наиболее обстоятельно описать этот процесс.

Исследования ельников проводились в основном на территорий Учинского лесопаркхоза, на берегах Пестовского водохранилища.

Преобладающая лесная формация - ельники-кисличники на дерново-подзолистых почвах.

По мере удаления от непосещаемой водоохранной зоны и приближения к интенсивно используемому туристами участку леса на берегу Пестовского водохранилища, т. е. по мере увеличения рекреационной нагрузки на территорию, выделены пять групп ельников:

ельник малонарушенный зеленомошно-кисличный; 
ельник-кисличник с копытнем и ландышем; 
ельник травяно-кисличный; 
ельник травянистый; 
ельник рудеральный (фрагментарно - сорняки и однолетники).

Изменения лесного биоценоза описаны в следующей последовательности: изменение почвы, подстилки, травяно-кустарничкового яруса, подлеска, подроста, верхнего яруса и энтомофауны.

Изменение почвы под влиянием рекреационной нагрузки легко обнаружить по уплотнению ее верхних горизонтов.

Твердость почвы (сопротивление почвы расклиниванию), измеренная с поверхности в сильно измененных ельниках, в 30 раз выше по сравнению с почвой в малоизмененных ельниках.

Увеличение твердости почвы уменьшает влажность и увеличивает объемный вес почвы горизонтов А₀ и А₁, что приводит к ослаблению ее водопроницаемости (рис. 1).

^* (А₀ - подстилка; на IV и V стадиях рекреационной дигрессии она практически отсутствует. Водопроницаемость почвы на I стадии дигрессии не определялась.)

Рис. 1. Изменение водопроницаемости почвы (в мм вод. ст/мин) в разных типах леса по стадиям нарушенности: П - горизонт А₀ в ельнике-кисличнике; В - горизонт А₁ в ельнике-кисличнике; I - горизонт А₁ в березняке травяно-кисличном

Изменения, происходящие в подстилке ельника-кисличника, также непосредственно связаны с вытаптыванием. В результате постоянного вытаптывания резко уменьшаются запас и мощность слоя подстилки.

Изменение физических свойств верхних горизонтов почвы и уменьшение запасов подстилки влияют на условия существования над земного яруса ельника. Общее проективное покрытие мхов и количество типично лесных видов уменьшается в ельниках-кисличниках с увеличением рекреационного воздействия. Количество же сорных и однолетних видов при этом резко увеличивается (табл. 2). Что же касается всех прочих показателей: общего проективного покрытия травяно-кустарничкового покрова, общего количества видов и количества лесных светолюбивых и луговых видов (табл. 2), надземной и подземной массы травяно-кустарничкового покрова (табл. 3), то все эти показатели имеют "пик" в ельниках травянистых на IV стадии нарушенности. В последних к тому же происходит увеличение суммарного запаса корней травянистых видов, что является показателем развития мощной дернины злаков (табл. 3).

Таблица 2. Изменение структуры мохового и травяно-кустарничкового покровов ельника-кисличника

Таблица 3. Соотношение суммарного запаса корней травянистых видов и надземной фитомассы травяно-кустарничкового покрова в ельниках-кисличниках и березняках травяно-кисличных

^* (Запас корней травянистых видов определялся до глубины их проникновения. Все цифры запаса приведены по сухой массе.)

Общее количество подлеска и его разнообразие, как правило, увеличивается в ельниках травянистых, поскольку уменьшение конкуренции со стороны типично лесных элементов фитоценоза содействует разрастанию видов подлеска, способных к быстрому вегетативному размножению (малины, бузины и др.). В ельниках рудеральных подлесок куртин гибнет в больших количествах в результате механических повреждений, порубок, конкуренции со стороны сорных элементов фитоценоза (табл. 4).

Таблица 4. Изменение общего количества и состава подлеска в ельнике-кисличнике

Численность елового подроста обычно уменьшается в ходе общего изменения ельника (табл. 5). Правда, при этом данные по среднему приросту одновозрастного подроста показали увеличение его, особенно в средневозрастной группе ельников травянистых, а показатель отношения высоты к возрасту (энергия роста в высоту) обнаружил высокую жизненность подроста и в ельниках малонарушенных и в ельниках травянистых, где подрост развивается в условиях достаточной освещенности.

Таблица 5. Характеристика елового подроста в ельнике-кисличнике

Изменения верхнего яруса ельников показаны в табл. 6. Как видно, существует четкая тенденция к уменьшению общего количества экземпляров ели по мере увеличения нагрузки, что связано с выборкой ели в процессе санитарных рубок. Особенно резко уменьшается участие в древостое ели по сравнению с участием березы или осины.

Таблица 6. Изменение общего количества деревьев на 1 га в ельнике-кисличнике^*

^* (Данные получены на основании полного количественного учета деревьев на 3 площадках 20×20 м по каждой стадии рекреационной дигрессии.)

Осина, как правило, восстанавливается одна из первых при снятии рекреационных нагрузок в рудеральных типах леса. Наблюдалось массовое появление всходов осины на берегах Пестовского водохранилища в Тишковском лесопарке в августе 1972 г., когда резко снизилась общая посещаемость в Подмосковье из-за создавшегося пожароопасного положения.

При фитопатологическом обследовании ельников, проведенном в Учинском леспаркхозе летом 1973 г., установлено, что самым здоровым является лес в начальной стадии нарушения, хотя количество суховершинных деревьев оказалось ниже всего в ельниках травянистых (табл. 7). Возможно, это объясняется тем, что ели здесь находятся в условиях повышенной освещенности.

Таблица 7. Фитопатологическая характеристика елей

Рудеральные ельники отличаются почти полной зараженностью леса (99%) и высоким процентом суховершинных деревьев, к которым надо прибавить еще 10,4% деревьев с зарубками на стволах. Необходимо заметить также, что весной 1972 года в 45-м квартале Тишковского лесопарка уже была проведена санитарная рубка, в ходе которой оказались выбранными 769 елей. Видимо, через 5-7 лет ель исчезнет с берега Пестовского водохранилища, если рекреационное использование его не будет нормировано.

Изменение рекреационных сосняков панно охарактеризовано в работах Лаборатории лесоведения АН СССР (1973). Под влиянием деятельности человека (сначала систематической вырубки, затем пастьбы скота и, наконец, интенсивного рекреационного использования) коренной сосняк с липой в Серебряноборском опытном лесничестве дал различные трансформированные типы сосняков: рябиново-лещиновый, лещиново-рябиновый, рябиновый и злаковый. Эти типы сосняков были названы С. С. Балашовой (1973) "дигрессивно-демутационными" формациями.

В сосняке с липой, сравнительно мало посещаемом населением, слабо выраженные тропинки составляют лишь 5% площади. С приближением к поселку площадь тропинок увеличивается: в сосняке рябиново-лещиновом до 10%, лещиново-рябиновом до 15%. В сосняке рябиновом вытоптанная площадь составляет 75%, а в злаковом вытоптана почти вся поверхность почвы.

Из табл. 8 видно, что особенно заметное увеличение объемного веса и уменьшение скважности происходит в самом верхнем (0-4 см) слое почвы.

Таблица 8. Изменение физических свойств почвы сложного сосняка под влиянием вытаптывания (Васильева, 1973)

Определение водонепроницаемости почвы в разных формациях сосняка показало уменьшение ее на вытоптанных участках в 2-5 раза по сравнению с водопроницаемостью на невытоптанных. Изменение водопроницаемости отчетливо прослеживается до глубины 20-30 см.

Данные по изменению запасов подстилки в сосняках, нарушенных в разной степени, представлены в табл. 9.

Таблица 9. Изменение запасов подстилки в сложном сосняке по мере изменения интенсивности рекреационного использования (Васильева, 1973)

В сосняках рябиново-лещиновом и лещиново-рябиновом на вытоптанных участках масса подстилки на 23-27%, а в сосняке рябиновом на 65% меньше, чем на невытоптанных. Масса же подстилки на невытоптанных участках колеблется в незначительных пределах. В сосняке злаковом подстилка практически отсутствует.

Одновременно с изменениями в подстилке на вытоптанных участках изменяются химические свойства почвы. В результате изменений физических и химических свойств подстилки в сосняках происходит изменение состава ее микрофлоры. По данным В. С. Большаковой (1973), наиболее чувствительными к этим изменениям оказываются бактерии. При сильном нарушении коренного сосняка их количество в подстилке снижается более чем в 2 раза по сравнению с контролем. Значительно снижается в сильно нарушенном сосняке численность грибов и актиномицетов. Изменяется и видовой состав в отдельных группах микроорганизмов.

Что касается микрофлоры гумусового горизонта, то нарушение коренного типа леса не изменяет соотношений разных ее групп. Однако абсолютная численность микроорганизмов значительно уменьшается. При сильной нарушенности лесных участков количество микроорганизмов большинства групп составляет менее половины их численности в контрольной почве. Исключение составляют спорообразующие бактерии, количество которых в почве нарушенных участков леса возрастает в разные годы до 110-153% от контроля.

В ненарушенном коренном сосняке на уровень травяно-кустарничкового яруса приходится всего 2% общего количества света, что и определяет его характер. Здесь зарегистрировано только 18 видов растений; общее проективное покрытие их - 40%. Доминируют типично лесные виды трав: кислица, ландыш, осока пальчатая и ожика волосистая.

В сосняке рябиново-лещиновом лещина получает максимальные условия для роста и развития. Сомкнутость подлеска увеличивается до 0,7-0,8. Освещенность на уровне травяно-кустарничкового яруса составляет 3% общего количества света. Среднее проективное покрытие травостоя - 40%. Число видов увеличивается до 26. Также преобладают типично лесные виды: ожика волосистая, осока пальчатая, кислица и черника.

Вес надземной фитомассы, травяно-кустарничкового покрова увеличивается с 133,3 кг/га в коренном сосняке до 213,6 кг/га в сосняке рябиново-лещиновом.

В сосняке лещиново-рябиново-черничном в подлеске сомкнутостью 0,5-0,6 господствует рябина. Лещина менее устойчива к вытаптыванию: ее численность уменьшилась в 10 раз; численность же рябины по сравнению с предыдущим типом возросла более чем в 3 раза. Подрост сосны расположен группами, имеет по сравнению с другими формациями сосняка большую высоту. Освещенность на уровне травяно-кустарничкового покрова увеличивается; здесь она составляет 10% общего количества света. Среднее проективное покрытие травостоя на этом участке увеличивается до 70-80%. Преобладает черника. Видимо, условия освещенности здесь наиболее благоприятны для ее роста и развития. Численность ожики волосистой и кислицы также несколько увеличивается. В этом типе сосняка появляются луговые виды трав (полевица тонкая, душистый колосок, овсяница овечья, клевер ползучий, Черноголовка обыкновенная). Надземная фитомасса травяно-кустарничкового яруса достигает максимальной величины - 1157,1 кг/га.

Лещина почти полностью выпадает из подлеска на следующем этапе - в сосняке рябиново-злаково-черничном. Подлесок и подрост здесь значительно изрежены и распределены по площади небольшими группами - куртинами, которые сосредоточены в основном вокруг взрослых экземпляров сосны. Освещенность на уровне травяно-кустарничкового яруса возрастает до полной освещенности. Среднее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса увеличивается до 80%. Доминируют как черника, так и злаки, однако отмечается ухудшение их жизненного состояния. Вес надземной фитомассы равен 1033,6 кг/га.

Сосняк злаковый - наиболее интенсивно посещаемый. Растительность представлена одноярусным древостоем из сосны и травяно-кустарничковым ярусом, освещенность на уровне которого составляет 83%. Среднее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса - 90%. В травостое господствуют луговые злаки: полевица тонкая, душистый колосок, овсяница овечья, особенно обильна полевица обыкновенная. Увеличиваются число и обилие сорных видов - подорожника большого и одуванчика лекарстве мню го. Надземная фитомасса травяно-кустарничкового яруса уменьшается до 879,5 кг/га.

В табл. 10 показаны изменения подроста и подлеска в сложных сосняках, а в табл. 11 - изменения верхнего яруса в них. Основные закономерности изменения этих ярусов те же, что и в ельниках.

Таблица 10. Характеристика подлеска и подростка на пробных площадях в сосняках Серебряноборского лесничества (Балашова, 1973)

Таблица 11. Таксационная характеристика пробных площадей в сложных сосняках Серебряноборского лесничества (Балашова, 1973)

Такова картина изменения сложного сосняка в условиях лесопарка.

Изменение сосняков-зеленомошников изучено в окрестностях Солотчи, в лесопарковом поясе Рязани. Массив 100-летнего сосняка-зеленомошника на песчаных террасах Солотчи издавна испытывает большие рекреационные нагрузки. Коренной тип сосняка-зеленомошника с редким покровом из ландыша и майника и обильным разновозрастным сосновым подростом (I-II степеней нарушенности) переходит по мере приближения к берегу р. Солотчи и увеличения рекреационных нагрузок в сосняк вейниковый (III степень нарушенности), затем - в сосняк злаковый паркового типа с редкими куртинами соснового подроста (IV степень нарушенности) и, наконец, в сосняк рудерального типа с птичьей гречишкой в покрове.

Своеобразие процесса рекреационной дигрессии в солотчинских сосняках-зеленомошниках заключается в том, что высокие рекреационные нагрузки "а песчаных речных терассах ведут к уничтожению растительной дерновины и формированию слоя рыхлого сыпучего песка. Твердость поверхностного слоя почвы при этом уменьшается.

Данные изменения некоторых фитоценотических показателей в сосняке-зеленомошнике приведены в табл. 12, 13.

Таблица 12. Изменение сосняка-зеленомошника в результате рекреационного использования

Таблица 13. Изменение массы подстилки и травостоя и соотношения в травостое видов различных экологических групп в сосняке-зеленомошнике по стадиям рекреационной дигрессии

Как показывают таблицы, по мере увеличения рекреационных нагрузок в сосняке-зеленомошнике происходит закономерное уменьшение количества деревьев в 1-м ярусе соснового подроста и подлеска, массы подстилки. Количество надземной фитомассы резко увеличивается в травянистых сосняках паркового типа, где преобладают луговые виды трав.

Проведение фитопатологического обследования сосняка-зеленомошника показало, что количество ослабленных и нездоровых сосен закономерно увеличивается по мере усиления рекреационного процесса и доходит до 34% в сосняках рудеральных. Кроме того, в рудеральных сосняках заселенные короедами сосны составляют 65% от общего числа деревьев, а сосны с зарубками 33%.

Такова общая картина изменения рекреационных боров, сложных и простых.

И, наконец, о рекреационных дубравах. Изучив Останкинскую и другие дубравы лесопаркового пояса Москвы, находящиеся в условиях разных рекреационных нагрузок, Р. А. Карписонова (1967) выделила следующие стадии изменения дубравы от ненарушенной к рудеральной:

I - коренные ненарушенные дубравы с эфемероидами в травяном покрове (в Подмосковье они почти не сохранились);
II - дубравы медуницевые и зеленчуковые;
III - дубравы волосистоосоковые и снытево-волосистоосоковые;
IV - дубравы травянистые;
V - дубравы рудеральные, с полным распадом фитоценоза.

Порозность верхних слоев почв дубрав изменяется под влиянием вытаптывания довольно значительно. В малонарушенных дубравах она равна 55,7%, а в рудеральных уменьшается до 49,2% (надо заметить, что, по данным В. Д. Зеликова и В. Г. Пшонновой (1962), дуб суховершинит уже при порозности почв 42-50%). Уменьшение массы подстилки в дубравах по стадиям рекреационной дигрессии отвечает общей закономерности уменьшения ее по мере увеличения вытаптывания. Для начальных степеней дигрессии Р. А. Карписоновой (1967) приводятся запасы подстилки 11,26-11,38 т/га, для III - 6,87 т/га, для IV - 4,98-2,81 т/га; для V степени дигрессии запасы подстилки равны лишь 0,88 т/га.

В травяно-кустарничковом ярусе по мере увеличения освещенности под пологом изменяется соотношение видов различных экологических групп в пользу луговых и сорных (табл. 14, 15).

Таблица 14. Изменение травянистого яруса в рекреационном ряду дубрав

Таблица 15. Изменение древостоя, подроста и подлеска в рекреационном ряду дубрав

Как видно из таблицы, общее количество древостоя в целом уменьшается вдвое в рудеральных дубравах по сравнению с малонарушенными участками. Сокращение численности подлеска и древостоя приводит к увеличению дубового подроста, который на определенном уровне нагрузки закономерно уменьшается.

Сравнение изменений трех коренных типов леса в Подмосковье - ельника, сосняка и дубравы под влиянием рекреационного использования обнаруживает сходные закономерности. Во всех случаях (за исключением песчаных почв) по мере увеличения рекреационных нагрузок увеличивается плотность верхних горизонтов почвы, что ведет к изменению ее физических свойств (твердости, объемного веса, порозности и т. д.) и уменьшению массы подстилки. В травянистом покрове происходит постепенная смена лесных видов луговыми и рудеральными. Количество подлеска и подроста сокращается. Одновременно уменьшается число деревьев, составляющих 1-й ярус, и увеличивается их зараженность насекомыми-вредителями.

Таким образом, изменение лесного биогеоценоза под влиянием рекреационного использования затрагивает все его компоненты - от почвы до самых верхних ярусов древостоя.