Динамика кедровых лесов

Основоположник отечественного лесоводства Георгий Федорович Морозов в начале XX века в своем знаменитом "Учении о лесе" писал: "Все в природе течет и изменяется, рука времени касается всего, что есть в природе живого и неживого. И лес, как ни устойчив он в отдельных своих формах и проявлениях, тоже подвержен тому же закону времени, тоже течет... Лес не есть что-либо однородное не только в пространстве, но и во времени". В процессе естественного развития природы исполинские стволы деревьев, отживших свой век, усыхают, падают и, разрушаясь, улучшают почву, а вместо них появляются молодые деревца от семян, упавших с крон тут же растущих или удаленных от этого места деревьев, от поросли или корневых отпрысков. При освоении новых территорий лесная растительность также наиболее интенсивно подвергается воздействию человека. И это воздействие чаще всего направлено на коренное изменение существующих лесов.

В пределах лесной зоны в не нарушенных вмешательством человека лесах сил природы обычно достаточно, для того чтобы обеспечить их восстановление. Но далеко не всегда молодое поколение леса, а затем и выросшее из него зрелое насаждение повторяет старое, разрушенное. В силу изменения условий среды самим древостоем, колебаний климата и влажности, биологических особенностей древесных пород и ряда других внутренних и внешних причин в составе нового насаждения увеличивается участие древесных пород, более приспособленных к новым, изменившимся условиям. Такие деревья постепенно начинают преобладать, а затем и господствовать в древостое. Происходит смена состава леса - смена пород.

Смены пород чрезвычайно многообразны и вызываются сочетанием самых различных причин. Разнообразна их классификация. Смены происходят под влиянием внутренних и внешних факторов. Часто это происходит в процессе изменения состава с увеличением возраста насаждения или восстановления коренной, произрастающей на данной площади ранее древесной породы, а также в процессе восстановления лесной растительности на площадях, утративших лесной покров. По направленности смены делятся на обратимые и необратимые, по продолжительности - на коротко- и длительно-восстановительные. При коротковосстановительных сменах восстановление главной породы происходит в течение жизни одного поколения леса, а при длительновосстановительных - за более продолжительный период.

Из всех лесных формаций Сибири кедровники - одна из самых сложных и динамичных. Это определяется их многочисленными специфическими свойствами, связями и процессами возрастной и восстановительной динамики. В кедровых лесах более часто наблюдаются возрастные смены и различные этапы восстановления коренных типов леса. Смены кедра другими породами проходят в результате лесных пожаров, рубок и других воздействий человека на лес, а также вследствие факторов, присущих самому насаждению данного географического района.

Смена кедра мелколиственными породами наблюдается наиболее часто. Она происходит под влиянием рубок и лесных пожаров, а также при возрастных сменах в процессе сложного взаимодействия темнохвойных и мелколиственных пород. При восстановлении вырубок и гарей эта смена предопределена биологическими особенностями участвующих в ней деревьев. Легко разносимые на большие расстояния семена мелколиственных пород, устойчивость к заморозкам и солнцепеку обеспечивают им широкое распространение при заселении безлесных площадей. Особенно благоприятные условия для возобновления лиственных пород складываются после лесных пожаров и на летних вырубках.

Смена кедра лиственными породами для лесного хозяйства - явление нежелательное из-за меньшей ценности березовых и осиновых древостоев. Эти смены бывают обратимые и необратимые. В нормальных условиях они обычно обратимые, но при нарушении комплекса лесорастительных условий, при недостатке источников обсеменения второстепенные породы закрепляются на занятой территории, и смена становится необратимой.

Обратимая смена может быть коротко- и длительно-восстановительной. Первая часто происходит на вырубках и гарях с сохранившимися пятнами мхов и единичными деревьями кедра и удаленных от плодоносящих кедровников на расстояние до 5-7 километров. На такие участки кедровка заносит достаточное количество орешков, и кедровый молодняк появляется одновременно с лиственными породами, а после их отпада занимает господствующее положение. Позднее с молодых плодоносящих деревьев кедровка будет заносить семена дальше, и кедр займет новые площади, где лиственные породы сохранялись в течение нескольких поколений. Здесь происходит длительновосстановительная смена.

Ранним стадиям восстановления часто соответствуют березовые с елью и березово-еловые леса, на более поздних этапах развития формируются березово-кедрово-еловые и кедрово-еловые. В ряде случаев наряду с преобладанием ели отмечается большое участие пихты, которая по мере старения постепенно выпадает, сохраняясь в сформировавшихся насаждениях во втором ярусе и в виде единичной примеси. В южнотаежном Приобье кратковременные березовые леса редко переходят непосредственно в темнохвойные. Чаще можно встретить смешанные сосново-березово-еловые или березово-елово-сосновые леса с пихтой и кедром в подросте. При этом сосновая стадия довольно устойчива и при часто повторяющихся пожарах может существовать не одно поколение.

Былое произрастание кедра на месте лиственного леса можно установить по старым материалам лесоустройства, а также по сохранившимся старым пням, сухостойным и валежным деревьям кедра. Такие участки встречаются довольно часто. В равнинных лесах Западной Сибири широко распространены обратные восстановительные смены. Бывая в березовой или осиновой тайге в районах произрастания кедра, на многих участках под кронами лиственных деревьев можно наблюдать кедровый подрост и молодые деревца кедра, которые хорошо растут и в будущем, если на данной территории не будет лесных пожаров, завоюют господство в насаждении.

Смена кедра елью и пихтой отмечается более редко и происходит обычно на небольших площадях. При восстановлении вырубок она возможна при условии недостатка обсеменителей кедра. При этом после рубки кедровники сменяются лиственными породами, а затем елью и пихтой. Такая смена часто устойчиво необратимая. Природная смена кедра пихтой и елью происходит в древостоях, произрастающих на богатых, хорошо дренированных почвах, с хорошо развитым травяным покровом. В таких насаждениях кедровка неохотно прячет орешки, а всходы кедра часто погибают в конкурентной борьбе с травянистыми растениями. В других лесорастительных условиях смена кедра темнохвойными породами отмечается редко, хотя принципиально возможна повсеместно.

Смене кедра елью и пихтой способствует постоянный интенсивный сбор кедрового ореха. При недостатке семян кедра и высокой восстановительной способности пихты и ели, семена которых в смешанных лесах обычно никем не собираются, под пологом кедрового леса появляется большое количество пихтового и елового подроста. Из подроста формируется сомкнутый второй ярус, который, создавая сильное затенение почвы, препятствует возобновлению кедра и его спутников - лиственных пород. Кроме того, подрост пихты в первую половину лета более активно поглощает из почвы подвижные соединения азота и фосфора, а ель, находясь в составе насаждений, способствует оподзоливанию почвы накоплению грубого гумуса и увеличению кислотности почвы. Высокая семенная и конкурентная способность ели и пихты приводит к увеличению их участия в составе древостоя и в конечном итоге к их господству. Только благодаря своей долговечности кедр долго сохраняется в виде единичных перестойных деревьев в составе елово-пихтового насаждения.

При рассмотрении смен кедра елью и пихтой необходимо учитывать, что амплитуда почвенных условий, пригодных для кедра, шире, чем для пихты, которая к почвенным условиям весьма требовательна и обычно преобладает только на влажных суглинистых почвах. Пихта не выдерживает конкуренции с кедром и елью на сырых почвах. На сырых богатых почвах господство обычно переходит к ели, она побеждает в конкуренции и на более сухих почвах. Поэтому почвенные условия определяют скорость и направленность прямых и обратных процессов при смене пород.

При недостатке источников обсеменения для кедра смена его елью и пихтой часто необратимая. Обратимые смены довольно редки, но возможны при наличии в насаждении примеси лиственных или светлохвойных пород, под пологом которых кедр успешно возобновляется и растет. Обратимая смена возможна также после пожара. Пихта и ель сильнее повреждаются огнем и обычно полностью или частично отмирают. В этом случае проходит восстановительная смена через этап лиственного молодняка. Необратимая смена кедра темнохвойными породами может быть приостановлена и направлена по другому пути своевременным вмешательством человека - проведением рубок ухода.

Смена кедра сосной происходит в результате эпейрогенического поднятия или опускания участков земной поверхности, циклических колебаний климата, лесных пожаров и хозяйственной деятельности человека. Смена отмечается в районах контакта кедровых и сосновых лесов на почвах легкого механического состава и на торфяниках.

На свежих и влажных супесчаных почвах молодые деревца кедра не уступают в росте одновозрастным экземплярам сосны, а иногда и обгоняют их. На более сухих местообитаниях сосна растет значительно лучше. При увеличении сухости почвы и понижении влажности воздуха экологические требования кедра приходят в несоответствие со средой: сосна начинает вытеснять своего соперника из состава смешанных насаждений. Такие смены можно наблюдать на южной границе распространения кедра в северной лесостепи и на песчаных приречных террасах. Повторяющиеся лесные пожары уничтожают не только молодняк, но и взрослые деревья и в смешанных сосново-кедровых древостоях приводят к вытеснению кедра и образованию разнотравных сосновых насаждений. При заболачивании высокопродуктивных кедровых лесов они деградируют в кедровники травяно-болотные и сфагновые. Высокоствольные древостой постепенно сменяются деревьями высотой 5-6 метров с редким охвоением и неразвитой кроной. Такие кедры плодоносят редко и в небольшом количестве. Кедровка также не может обеспечить их обсеменение при значительных размерах заболачивающихся площадей. В то же время сосна успешно селится в местах с покровом из сфагнума. Низкорослые рямовые сосны плодоносят более обильно, чем кедр. Это приводит к вытеснению кедра сосной и образованию на месте кедровых древостоев сосновых рямов, которые при дальнейшем нарастании сфагновых мхов переходят в чистые верховые болота.

Смена кедра сосной может быть предотвращена и направлена обратно только путем проведения коренных мероприятий с целью сохранения экологических условий, необходимых для произрастания кедра.

В недалеком прошлом кедровые леса в Западной Сибири занимали большие площади, и их граница распространения проходила несколько южнее. Однако нельзя утверждать, что ранее кедр одновременно произрастал повсеместно на месте березовых и осиновых лесов, как это высказывается в лесоводственной литературе. Изучение биологических и экологических свойств этого дерева и других темнохвойных пород, анализ смен и процессов восстановления вырубок и гарей показывают, что темнохвойная тайга в какой-то исторический промежуток времени занимала те или иные участки, а в общей сложности почти всю территорию нынешних лиственных лесов и при благоприятных условиях может вновь восстановить свое господство. При этом различные площади заселялись кедром не одновременно, а в разное время. Можно достоверно утверждать о постоянной динамичности этой породы внутри своего ареала.

По биологическим и экологическим возможностям темнохвойные леса способны занять большинство дренированных территорий лесной зоны Сибири. Исключение составляют бедные песчаные почвы надпойменных террас, а также зоны недостаточного увлажнения и вечной мерзлоты. Сдерживающим фактором служат лесные пожары и хозяйственная деятельность человека. Именно большие лесные пожары, нерегулируемые рубки и вспышки массового размножения вредителей леса в прошлом и концентрированные сплошнолесосечные рубки в настоящее время приводят к замене кедровников лиственными породами и сдерживают процесс восстановления и расширения площадей темнохвойных пород в Сибири.

Сейчас трудно даже представить размеры стихийных бедствий, которые были в Сибири в прошлом. Малозаселенные никем не охраняемые леса горели годами, в результате чего тысячи квадратных километров территории превращались в черную пустыню. В 1881 году все лето бушевали пожары на Северо-Востоке России. Крупные лесные пожары в Западной Сибири и на Алтае отмечены в 1810, 1836, 1846, 1881, 1890, 1904, 1914, 1915 и 1929 годах. Практически ежегодно горела та или другая территория лесов. После каждого пожара начиналось залесение гарей лиственными породами и начинался сложный процесс восстановления темнохвойной тайги.

Огромное количество деревьев кедра срубалось при заготовке шишек. Царское лесное ведомство не принимало никаких мер по разумной эксплуатации кедровников. Еще меньше думали об этом иностранные капиталисты, которые в начале нашего века на концессионных началах вырубали и вывозили за границу сотни тысяч кубометров кедровой древесины. Хищнические рубки стали основной причиной резкого уменьшения пощади кедра на Северо-Востоке европейской части России.

До 50-х годов в таежной зоне Сибири рубки не оказывали большого влияния на динамику темнохвойных лесов. Наряду с небольшими общими объемами лесозаготовок сплошнолесосечная рубка кедра в большинстве районов была запрещена. Выборочные, местами условно-сплошные рубки слабой интенсивности, конная трелевка позволяли сохранить подрост и второй ярус, что способствовало восстановлению кедровых насаждений без смены пород. С внедрением сплошнолесосечных рубок и появлением на лесосеках трелевочных тракторов, тросовой трелевки условия для восстановления цепного дерева резко ухудшились. Не обеспечивали обсеменения вырубок оставленные для этой цели семейные кулисы, одиночные и групповые деревья-семенники.

Интенсивная эксплуатация кедровых лесов ведется с 1949 года. Постепенно увеличиваются площади невозобновившихся вырубок. В последние годы принимаются меры по совершенствованию системы эксплуатации кедровников с целью содействия возобновлению вырубок. Положительное влияние на этот процесс оказывают оставленные куртины тонкомера. Они способствуют сохранению лесной обстановки, задерживают и накапливают влагу, обладают почвозащитными действиями и создают целый комплекс благоприятных микроклиматических условий для естественного возобновления.

Процессы восстановления леса существенно зависят от способа трелевки. До внедрения сплошнолесосечных рубок древесина трелевалась в основном в зимнее время на волокушах. Изменения среды при этом были незначительны. Механизация лесозаготовок внесла коррективы в возобновление вырубок, сопровождающиеся нарушениями напочвенного покрова, подстилки и верхнего горизонта почвы, что приводит к удлинению восстановления вырубок и увеличению количества подроста лиственных пород. Это особенно заметно при летних лесоразработках.

Большое значение для возобновления имеет способ очистки вырубок. В настоящее время она производится путем сжигания порубочных остатков в кучах или разбрасыванием измельченных сучьев по вырубке. Так как подрост кедра весьма чувствителен к высоким температурам, при огневой очистке он погибает на расстоянии до 4-5 метров от места сжигания порубочных остатков. Весной лесозаготовителями часто проводится доочистка или повторная очистка вырубок, которая нередко приводит к сплошному палу и полному уничтожению подроста. На некоторых лесосеках очистка не производится совсем, что также отрицательно сказывается на восстановлении.

Лесорастительные условия па вырубках неоднородны. Это обусловлено мозаичностью почвенно-гидрологических условий и рядом других факторов. Поэтому огневой и безогневой способы очистки лесосек, если они проводятся без учета лесорастительных особенностей вырубок, отрицательно влияют на возобновление кедра.

После рубки кедровых насаждений новые всходы появляются лишь в небольшом количестве в затененных местах с сохранившимся моховым покровом. Обычно вырубки заселяются лиственными породами, преимущественно березой, которая, разрастаясь, заглушает травяную растительность и создает благоприятные условия для восстановления мохового покрова. В дальнейшем на вырубке начинают плодоносить кедры из сохранившегося тонкомера. После образования сомкнутого полога из березы и появления мхов молодой лес вновь охотно посещает кедровка, способствуя расселению кедра.

Огромное влияние на изменение среды и процессы возобновления оказывают лесные пожары. После прохождения пала на вырубке создается новая специфическая обстановка, изменяется водный режим и понижается биологическая активность почвы, повреждается, а чаще уничтожается основная часть сохранившегося молодняка. На свежих вырубках при пожарах даже слабой интенсивности уничтожается до 70 процентов мохового покрова, чем улучшается обстановка для поселения лиственных пород. При сильном прогорании, особенно при повторных пожарах, вырубки на длительное время зарастают злаками и на протяжении десятков лет на них отсутствует возобновление не только хвойных, но и лиственных пород.

Однако лесные пожары резко сокращают численность мышевидных грызунов, основных расхитителей кедровых семян, и тем самым при несплошном прогорании оказывают положительное влияние на возобновление кедра. Запах гари отпугивает мышей и они длительное время не заселяют пройденные огнем участки. Кедровка охотно посещает горельники и прячет орешки в сохранившихся пятнах зеленых мхов. При благоприятных условиях гари заселяются кедром в течение 10-20 лет, поэтому большинство кедровников послепожарного происхождения относятся к категории одновозрастных.

В пределах южной тайги Западной Сибири восстановление кедровых вырубок часто сдерживается недостатком семян. Удельный вес кедровых насаждений здесь невелик, часть их вырублена в процессе эксплуатации, часть высокопродуктивных насаждений повреждена лесными пожарами. Сохранившиеся "острова" лесов не везде могут обеспечить семенами вырубки и гари. Недостаток семян, нерегулируемая пастьба скота, повторные лесные пожары в ряде случаев приводят к необратимым сменам кедра другими, в основном лиственными породами.

Динамические процессы в кедровых лесах особенно заметны на южной границе распространения кедра. По данным ряда исследований, граница его ареала в недалеком прошлом проходила несколько южнее современной. Под влиянием колебаний климата, лесных пожаров, рубок кедр постепенно отступает на север. Важной причиной уменьшения площади следует считать также интенсивное освоение земель под сельскохозяйственное пользование, сопровождавшееся сведением лесов. Небольшие кедровые рощи сохранились преимущественно около деревень, где они были взяты под охрану населением как своеобразные сады, а также, по пониженным участкам, где огонь не мог повредить древостой.

О том, что кедр произрастал в прошлом южнее современной границы, указывают многие факты. При строительстве осушительных каналов на заболоченных землях, расположенных на границе тайги и северной лесостепи в Новосибирской области, авторы неоднократно наблюдали на глубине 20-80 сантиметров корни и остатки деревьев кедра, а также сосны и ели, что указывает па участие этих пород в составе произраставших здесь ранее насаждений. В настоящее время эти площади заняты березой, осиной и гипновыми болотами. Ближайшие темнохвойные леса расположены к северу на 40-60 километров. Здесь также можно довольно часто обнаружить обросший зелеными мхами полусгнивший валеж кедра. Старые лесные карты и сохранившиеся в народе названия лесных урочищ - "кедровый остров", "кедровый урман", "кедровая гать" и другие также подтверждают наличие кедровых лесов в этой полосе в недалеком прошлом.

По нашему представлению, современная южная граница кедровых лесов на равнине проходит севернее естественного климатического предела этого дерева. За последние 100-150 лет она отступила на север на 30-50 километров. Отмечается постепенное уменьшение участия кедра в составе насаждений южной и средней тайги Западной Сибири. Это происходит в основном по причине интенсивной эксплуатации и лесных пожаров. Под влиянием пожаров за последние 15-20 лет площадь спелых и перестойных кедровых лесов южной тайги сократилась примерно на 30 процентов.

Наряду со сменой кедра лиственными и хвойными породами повсеместно широко распространен обратный процесс, характеризующий высокую устойчивость кедровых лесов и указывающий на возможность их восстановления во всех частях ареала. Об этом свидетельствует наличие подроста и молодняка под пологом других пород на площади, в несколько раз превышающей распространение кедровых лесов. Такое восстановление может быть ускорено с помощью системы лесохозяйственных мероприятий (рубок ухода, охраны лесов от пожаров, регламентации сбора орехов, регулирования пастьбы скота, проведения осушительных работ и т. д.), направленных на содействие обсеменению, росту и развитию кедрового подроста, и в короткие сроки можно значительно расширить площади кедровых лесов.

Поэтому нельзя считать все кедровые вырубки, возобновившиеся лиственными породами, безвозвратно потерянными для кедра. При наличии обсеменителей через 15-20 лет под пологом лиственного молодняка поселится кедр и постепенно займет господствующее положение в древостое.