|
УДК 630*182.2: 630*453
ДИНАМИКА СОСНОВО-ТЕМНОХВОЙНОЙ ТАЙГИ ЧУЛЫМО-ЕНИСЕЙСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ПОСЛЕ ВСПЫШКИ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ СИБИРСКОГО ШЕЛКОПРЯДА
И.Н. ПАВЛОВ, А.А. АГЕЕВ, В.В. РОССИНИН, А.Г. МИРОНОВ
Сибирский государственный технологический университет, Красноярск, pavlov@sibstu.kts.ru
Установлены основные закономерности восстановления сосново-темнохвойной тайги после массового размножения сибирского шелкопряда. Факторами, определяющими направление и скорость сукцессии, являются: степень дефолиации, состав и структура древостоя до воздействия, наличие или отсутствие пожаров, рельеф, гранулометрический состав и гидрологический режим почв, близость семенных деревьев.
Среди факторов определяющих сукцессию темнохвойных лесов в Сибири массовое размножение сибирского шелкопряда (Dendrolimus superans sibiricus Tschetv.) является наиболее значимым. Сибирский шелкопряд – самый опасный вредитель кедровых, пихтовых, еловых и лиственничных лесов. Ареал его охватывает территорию от Предуралья до Сахалина и Курильских островов (Исаев и др., 2001). Насаждения, подвергшиеся значительному воздействию сибирского шелкопряда, теряют биологическую устойчивость, усыхают и разрушаются. Это приводит к нежелательной смене растительных и животных сообществ на обширных площадях. Особая вредоносность шелкопряда заключается в полном уничтожении в очагах темнохвойного древостоя (или лиственницы), включая возобновление, а также следующих за этим пожаров и (или) заболачивания (Дудин, 1958; Фалалеев, 1962; Коломиец, 1962; Исаев и др., 2001). Из-за этого в погибших древостоях в большинстве случаев отсутствует удовлетворительное возобновление не только хвойных, но и лиственных пород.
Самый первый известный очаг сибирского шелкопряда в Западной Сибири зафиксирован в Тегульдетском лесхозе в междуречье Чети и Долгауна в 1914 г. (Дудин, 1958). В 1953-1957 гг. в 50 км севернее формируется новая вспышка массового размножения сибирского шелкопряда, нанесшая огромный ущерб тайге (Фуряев, 1966). Имеются свидетельства о том, что территория Чулымо-Енисейского междуречья была также подвержена панзональным вспышкам размножения сибирского шелкопряда в 1920-1928 (Коломиец, 1966). В 1878-1889 очаги отмечались в западной части Красноярского края, в 1935-1947 гг. на территории Красноярского края и Томской области (Кондаков, 1974).
Программа изучения динамики сосново-темнохвойной тайги предусматривала три сопряженных исследования:
- Динамика лесного фонда в пределах лесхоза. Анализ проводился в границах Средне-Чулымского лесхоза (1953 г.), значительно пострадавшего от сибирского шелкопряда.
- Динамика лесного фонда и естественного возобновления на сквозных выделах. Основной проблемой при использовании материалов лесоустройства для изучения динамики изменения таксационных и лесоводственных показателей является картографические ошибки (особенно при первых лесоинвентаризациях) и изменение границ выделов при последующем лесоустройстве. Для устранения этих проблем нами с использованием геоинформационных технологий (программа ESRI ArcGis) предложено использование технологии сквозных выделов. Сквозные выдела (новые замкнутые полигоны) образуются при наложении нескольких планов лесонасаждений (лесоустройство 1953, 1968, 1980, 1996 гг.) (рис.). Им присваиваются номера в пределах изучаемого района (лесничества). В дальнейшем изучается динамика именно на этих полигонах (сквозных выделах). ArcGis позволяет находить площади (для дальнейшего получения средневзвешенных значений). Для устранения существующего искажения более ранних планов лесонасаждений наложение проводится фрагментами (от части квартала до нескольких). База данных формируется на основе таксационных описаний. Дополнительно в базу помещается информация о рельефе, почве.
- Закладка постоянных пробных площадей на ключевых участках, выбранных по результатам предыдущего анализа. На пробных площадях осуществлялись (2002 г.) картирование, таксация, закладка почвенных разрезов, оценка возобновления, определение возраста пней, валежа и пр.
Рисунок. Фрагмент образования сквозных выделов путем наложения нескольких планов лесонасаждений (лесоинвентаризация 1953, 1968, 1980, 1996 гг.) в программе ArcMap
Наши исследования проведены в Чулым-Улу-Юльском районе (по Непряхину, 1977). Район лежит в нелёдниковой зоне, которая представляет собой более приподнятую и расчлененную плоскоувалистую равнину с абсолютными отметками от 135м на западе до 180 м на востоке. Равнина покрыта толщей четвертичных аллювиальных и аллювиально-озерных отложений (Боярская, Малаева, 1967). В крайней юго-восточной части распространены покровные лессовидные карбонатные породы. Основу почвенного покрова составляют легкосуглинистые и суглинистые дерново-подзолистые, часто со вторым гумусовым горизонтом, почвы, залегающие в сочетании с болотно-подзолистыми, подзолистыми, светло-серыми лесными оподзоленными почвами и торфяниками верховых, переходных и низинных болот (Непряхин, 1977). Темнохвойные насаждения кедра, пихты, ели приурочены к суглинистым и глинистым почвам. По вершинам грив на почвах супесчаного и песчаного механического состава доминирует сосна обыкновенная. Практически повсеместно производными породами могут быть береза и осина.
Нами установлено, что мозаичная структура исследуемой территории является результатом воздействия сибирского шелкопряда. Открытые пространства (очаги 1953-1957 гг.) чередуются с березово-осиновыми (очаги 1920-1930 и 1880-1890 гг.) и темнохвойными лесами (более ранние вспышки или не тронутые вредителем в обозримом прошлом леса). Вследствие непрерывной циклической сукцессии эти сегменты движутся, подобно волнам, через весь ландшафт. В любой момент времени здесь представлены все стадии сукцессии, предоставляющие множество местообитаний животным и более мелким растениям. Несмотря на некоторые различия восстановительной сукцессии на пробных площадях, имеющих сходные характеристики (вызванные причинами, имеющими случайный характер, как, например, наличие или отсутствие семенных деревьев в непосредственной близости, различная степень прогорания подстилки и пр.) существуют общие закономерности, которые мы и сделали попытку выявить.
Последовательные стадии смены доминантных видов осуществляются до тех пор, пока не установится определенное сообщество, сохраняющее постоянство распределения видов в течение неограниченно долгого времени в отсутствие внешних возмущений (климаксовое сообщество). Так, например, в исследованном районе климаксовыми сообществами являются кедрачи, ельники, пихтарники в различном сочетании на супесчаных – суглинистых -глинистых почвах и сосняки на песчаных почвах.
На первой стадии возобновительной сукцессии (0 – 10(15) лет), осуществляется заселение вторичными вредителями, усыхание стволов, разложение экскрементов гусениц, интенсивный рост напочвенного покрова. По истечении этого срока накапливается огромный запас горючего материала (до 250 м3/га), являющегося предпосылкой повторяющихся пожаров. В верховьях р. Большая Кеть на шелкопрядниках за период с 1969 по 1978 гг. при лесоинвентаризации обнаружено шесть пожаров (Кузьмичев и др., 2001). Продолжительность второй стадии (горельник с полностью погибшим древостоем) составляет 10- 15 лет
На следующем этапе от 20(30) до 40(50) лет, территорию начинает активно заселять самосев березы, осины и сосны. При этом соотношение пионерных видов определяется конкретными лесорастительными условиями и наличием обсеменителей. Появление сосны (на почвах легкого механического состава) в ряде случаев более растянуто по времени. В фазе ранней колонизации закрепляются случайные организмы, которым повезло, позднейшие стадии намного более организованы и упорядочены (Glasser, 1982). Далее, с 40(50) до 120(150) лет под пологом сосны, березы и начинающей выпадать осины формируется второй ярус из ели, пихты и кедра.
На последующей стадии, 120(150) – 200(250) лет, из древостоя почти полностью вываливаются осина и береза. Темнохвойные породы (в ряде случаев вместе с сосной) образуют первый ярус. В дальнейшем (>250 лет) из насаждения, достигая критического возраста в данных лесорастительных условиях, выпадают сосна, пихта и ель. В итоге, в идеальном случае, при отсутствии новых вспышек массового размножения, пожаров, на территории может восстановиться тайга с преобладанием в составе кедра, естественно, при сохранении оптимального для этого климата (с небольшими отклонениями от тренда XVII-первая половина XX века).
ЛИТЕРАТУРА
Боярская Т.Д., Малаева Е.М. Развитие растительности Сибири и Дальнего Востока в четвертичном периоде. – М.: Наука, 1967. -204 с.
Дудин В.А. Проблема использования и восстановления шелкопрядников в Томской области //Труды по лесному хозяйству Сибири, вып. 4. – Новосибирск, 1958. - С. 262 - 268.
Исаев А.С., Хлебопрос Р.Г., Недорезов Л.В. и др. Популяционная динамика лесных насекомых. – М.: Наука, 2001. – 374 с.
Коломиец Н.Г. Сибирский шелкопряд и его роль в хвойных лесах Западной Сибири // Труды по лесному хозяйству Сибири. вып. 7. – Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1962. - С. 137 – 161.
Кондаков Ю.П. Закономерности массовых размножений сибирского шелкопряда //Экология популяций лесных животных Сибири. – Новосибирск: Наука, 1974. –С. 206 –242.
Кузьмичев В.В., Черкашин В.П., Корец М.А., Михайлова И.А. Формирование лесов на шелкопрядниках и вырубках в верховьях реки Большая Кеть //Лесоведение. -2001. -№4. -С. 8-14.
Непряхин Е.М. Почвы Томской области. – Томск: Изд. Томского ун-та, 1977. – 439 с.
Фалалеев Э.Н. Естественное возобновление пихтовых лесов, поврежденных сибирским шелкопрядом // Лесной журнал. - 1960. - № 2. -С. 35 - 37.
Фуряев В.В. Шелкопрядники тайги и их выжигание. - М.: Наука, 1966. - 92 с.
Glasser J. W. On the causes of temporal change in communities: Modification of the biotic environment // Am. Nat. -1982. - № 119. -P. 375—390. |
