Учебный центр «Крисмас+»

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СУКЦЕССИИ НА ВЫРУБКАХ В СРЕДНЕТАЕЖНЫХ ЛЕСАХ ПРЕДУРАЛЬЯ

Автор: Фистин Иван, 9 кл.

МАОУ «СОШ № 132 с углубленным изучением предметов естественно-экологического профиля» г Перми

Руководитель: Буравлева В.П.

Лесные биогеоценозы, как и всякие иные экосистемы, постоянно изменяются. Это обусловлено изменениями внешней и внутренней среды их обитания. Необратимые, направленные, т. е. происходящие в определенном направлении, изменения растительного покрова, проявляющиеся в смене одних фитоценозов другими, получили названия сукцессий. Особенно наглядно прослеживаются сукцессии на вырубках, получившие название восстановительных смен (Разумовский, 1981).

Ежегодная заготовка леса в Пермской области в 80-е годы достигала более 20 млн. м3 (Малеев, Двинских, 2003). Несмотря на истощение запасов деловой древесины, заготовки леса продолжаются и в настоящее время. По состоянию на 2007 г. (Девяткова, 2008) в регионе действует 1300 лесопромышленных предприятий, выполняющих большие масштабы лесозаготовок. Это приводит к появлению огромных площадей, занятых вторичными лесами, представляющими собой различные стадии восстановительных сукцессий.

Познание механизмов восстановительных сукцессий необходимо для прогнозирования динамики лесных экосистем при планировании и проведении лесохозяйственных мероприятий.

Цель данной работы: изучение и характеристика восстановительных сукцессий на вырубках в среднетаежных лесах Пермского Прикамья.

В ходе реализации этой цели решались следующие задачи:

1) подбор участков на вырубках разных лет для характеристики сформировавшейся растительности.

2) закладка пробных площадей и описание растительности.

3) учет подроста лесообразующих пород для оценки качества лесовосстановления.

4) определение типов динамики растительности и характеристика стадий восстановительных сукцессий в среднетаежных лесах.

Методы исследования. Для изучения восстановительных сукцессий в районе исследования были подобраны вырубки разных лет, на которых закладывались пробные площади размером 20х30 м. Возраст вырубки устанавливался по материалам лесоустройства или по степени разложения пней и валежника. Для определения стадий разложения валежа и бурелома применялась трехбалльная шкала (Коротков и др., 2004). Для более детальной характеристики сформировавшегося на вырубке древостоя, учета количества подроста и оценки его качественного состояния в пределах пробной площади закладывалось по 5 учетных площадей, размером 5х5 м. Согласно принятым в лесной таксации стандартам, к древостою относили деревья с диаметром ствола более 8 см на высоте 1,5 м от уровня почвы. К подросту относили лесообразующие породы, диаметр ствола которых не превышал 8 см. Для оценки жизненного состояния подроста применялась 4-балльная шкала классов жизненности.

Место исследования. Полевые исследования выполнялись в течение двух лет (2010 – 2011 гг.) в Соликамском административном районе, где длительное время велись интенсивные лесозаготовки. Всего было обследовано 9 вырубок в равнинных среднетаежных лесах (Соликамский район). В процессе работы выполнено и проанализировано 45 геоботанических описаний, содержащих сведения о породном составе и количественных характеристиках древостоя и подроста. По результатам полевых исследований выявлены основные направления восстановительных сукцессий в среднетаежных лесах.

По времени рубки обследованные вырубки образуют четыре группы. Из девяти обследованных вырубок по две вырубки до 10-летней, 10-20-летней, 30-40-летней давности и три вырубки 50-летней давности.

На основании анализа материалов лесоустройства и по визуальным наблюдениям непосредственно на месте, было установлено, что на обследованных вырубках применялись два способа рубки. На вырубках 50-60-х гг. практиковались сплошные рубки, на которых одновременно с изымаемой деловой древесиной уничтожался подрост и тонкомерные деревья. Это самый варварский способ механизированной рубки, который на длительное время приостанавливает или замедляет процессы лесовосстановления.

Начиная с середины 70-х годов, в регионе стали применяться выборочные рубки. Они отличаются от сплошных тем, что подрост и тонкомер уничтожается только на волоках и площадках для складирования, а на лесосечных полосах изымается только деловая древесина.

Хотя при трелевке древесины с лесосечных полос страдает значительная часть подроста, такой способ рубки обеспечивает лучшую сохранность молодых деревьев и тем самым ускоряет процесс лесовосстановления и способствует формированию разновозрастных древостоев, составленных несколькими возрастными поколениями деревьев. Именно этим, прежде всего, объясняется переход от сплошных к условно сплошным рубкам во второй половине XX столетия.

В связи с широким распространением в районе исследования типов ельников с достаточно высоким уровнем почвенного увлажнения (ельники зеленомошной группы, чернично-сфагновые и сфагновые), при восстановительных сукцессиях преобладает лиственно-еловая динамика лесной растительности.

После вырубки появляются пионерные мелколиственные породы, в основном береза, иногда осина. Далее под пологом пионерных пород появляются темнохвойные породы, которые постепенно выходят в верхний ярус, вытесняя из него мелколиственные породы. В связи с непродолжительностью жизни березы и осины в древостое происходит распад пионерного поколения лиственных пород и формирование древостоя с преобладанием темнохвойных пород ели и пихты.

С возрастом рубки прослеживается постепенная смена мелколиственных пород хвойными, что проявляется в возрастании доли хвойных пород вплоть до господства ели в составе древостоя на вырубке 50-х годов. Отсутствие древесной растительности на вырубке 2005 года объясняется тем, что пробная площадь была заложена на площадке для складирования древесины, где был полностью нарушен напочвенный покров. На этом участке сформировалась стадия пионерных трав. Сильное задернение препятствует поселению древесных растений и может задержать ход сукцессии. На некоторых вырубках в древостое отмечен кедр (сосна сибирская), что объясняется близостью района к предгорным территориям.

Направление хода сукцессии в сторону увеличения доли темнохвойных пород еще более наглядно прослеживается в динамике подроста на вырубках разных лет. Появляясь в небольших количествах уже на стадии лиственного молодняка, подрост хвойных деревьев в дальнейшем становится преобладающим. Это обеспечивает формирование древостоев, составленных несколькими поколениями основных лесообразующих пород тайги.

На водоразделе в условиях умеренного атмосферного увлажнения сформировался смешанный хвойно-мелколиственный кисличный лес. Подрост образован только хвойными породами,  преобладает пихта. В возрастном составе преобладает молодой и зрелый  подрост на грани перехода в древостой. Состояние подроста хорошее, почти в равной степени представлены 1-й и 2-й классы жизненности. Из зрелого подроста сформировался второй ярус древостоя, составленный елью.

В итоге восстановительной сукцессии на месте вырубленного в 50-60-х гг. леса в условиях избыточного увлажнения сформировался ельник чернично-сфагновый с примесью березы и кедровой сосны в древостое. Равные доли малолетнего и более зрелого подроста создают предпосылки для формирования разновозрастного древостоя. Доля сильно угнетенного подроста составляет 51,6%, что свидетельствует о возрастающей конкуренции между подростом и взрослыми деревьями и об усиливающейся элиминации молодых деревьев.

Заключение и выводы.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Основным типом динамики лесовосстановительного процесса в таежных лесах является лиственно-еловая. В этом направлении идет лесовосстановление на всех обследованных вырубках в Соликамском районе.

2. Тип динамики лесовосстановления определяется особенностями лесорастительных условий (рельеф, тип почвы, режим увлажнения).

3. Стадии сукцессий и длительность их прохождения во многом зависят от возраста вырубки и типа рубки леса.

4. Формирование на большинстве вырубок обильного подроста  обеспечивает нормальный ход восстановительной сукцессии с формированием устойчивых древостоев, составленных несколькими возрастными поколениями характерных для тайги лесообразующих пород.

5. Сильное задернение почвы может стать лимитирующим фактором формирования древесного яруса и способствовать неудовлетворительному естественному возобновлению.

6. Полученные в результате обследования вырубок фактические данные вошли в состав информационных материалов для моделирования пространственной оптимизации процесса лесовосстановления на территории Пермского края.

Источники информации в литературе и Интернете.

1. Девяткова И.Н. Лесное хозяйство Пермского края / Газета «Экология Прикамья», №7, 2008. // Приложение к журналу «Промышленная безопасность и экология».

2. Коротков В.Н., Морозов А.С., Ярошенко А.Ю. Мозаичная организация и спонтанная динамика квазиклимаксовых таежных лесов. / Восточно-европейские леса. / Отв. Ред. О.В. Смирнова. – М.: Наука, 2004. –  С. 330 – 346.

3. Малеев К.И., Двинских С.А. Экологическое краеведение. Пермская область. – Пермь: 2003. – С. 112.

4. Разумовский С.М. Закономерности динамики биоценозов. – М.: Наука, 1981. – 231с.

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для проведения комплексной оценки состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников IX Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»