География и геология/4. Биогеография, биоресурсоведение, биоразнообразие

К.с.-х.н. Матвеев А.М.¹, к.с.-х.н. Матвеева Т.А.²

¹ФАУ «Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства Сибири и Дальнего Востока», Россия

²ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», Россия

Географическая изменчивость запасов горючих материалов в лиственничных лесах таежной зоны

Наибольшей чувствительностью к стрессовым воздействиям отличаются леса высоких широт, для которых характерны ослабленный восстановительный потенциал и низкое видовое разнообразие. Последнее объясняется тенденцией к усилению доминирования отдельных пород в лесных насаждениях, что приводит к снижению уровня биоразнообразия конкретной территории. Биоразнообразие здесь не так богато, как в более теплых зонах, и именно этот факт должен определять приоритеты в природоохранной деятельности.

Несмотря на невысокую продуктивность, леса северных территорий выполняют важные экологические и биосферные функции, сохраняя равновесие природных процессов в лесных экосистемах, и регулируя глобальный и региональный климат в этих экстремальных условиях. Кроме того, леса богаты недревесными и пищевыми ресурсами, имеющими огромную социальную и экономическую ценность.

Большую угрозу для бореальных лесов, среди прочих внешних воздействий, представляют пожары. Однако пожары, в зависимости от их характеристик, по-разному влияют на состояние растительных сообществ. Следует признать, что главным фактором, обусловливающим уровень трансформации коренной среды, выступает сила пожара, которая в значительной мере зависит от запасов горючих материалов и соотношения их типов в лесных ассоциациях [1, 2].

В соответствии с таким подходом мы исследовали горючие материалы в лиственничниках среднетаежной подзоны. Чтобы уменьшить влияние предшествующих пожаров, изучение запасов напочвенной органики проводили на площадях, не подвергавшихся огневому воздействию минимум 50 лет. Районы работ находятся в Республике Саха (Якутии) в пределах двух лесорастительных округов – Западно-Вилюйского и Средневилюйского и на севере Иркутской области (Катангское лесничество). Точное местонахождение полигонов указано нами ранее [3].

Географически округа расположены в направлении восток-запад, что определяет возрастание влажности климата в связи с увеличением количества осадков от 190-200 (Средневилюйский округ) до 300-400 мм/год (Западно-Вилюйский округ и Иркутская область).

Объектами исследований были насаждения лишайниковой (сухие экотопы), зеленомошной (влажные экотопы) и кустарничково-моховой (сырые экотопы) групп типов леса лиственничной формации, репрезентирующих соответственно Средневилюйский, Западно-Вилюйский округа и Катангское лесничество Иркутской области.

Геоботаническое и лесоводственное описание фитоценозов и учетные работы осуществляли в соответствии с общепринятыми методами [4, 5]. Естественное возобновление на участках оценивали на 25 учетных площадках размером 2*2 м. Запасы горючих материалов определяли на учетных площадках размером 0,20*0,25 м для опада и подстилки, 0,5*0,5 м – для живого напочвенного покрова, травяно-кустарничкового яруса, мхов и лишайников. Количество площадок обеспечивало 10 %-ную точность наблюдения.

Древостои на всех участках представляют собой спелые, чистые, или с небольшой примесью других пород, лиственничники из Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. Насаждениям свойственны низкая производительность (IV-V классы бонитета), невысокая полнота (0,4-0,5), редкий подлесок (сомкнутость 0,1-0,2), равномерно расположенный на площади.

В живом напочвенном покрове сухих местопроизрастаний преобладают кустистые лишайники родов Cladonia и Cetraria, кустарничек толокнянка обыкновенная, а из трав, менее обильных, чем лишайники, – виды, свойственные луговому и степному типам растительности.

В лиственничниках влажных экотопов хорошо развит напочвенный покров из зеленых мхов, равномерно распределенный по площади. Встречаются отдельными небольшими куртинами листоватые и кустистые лишайники. Травяно-кустарничковый покров слагают брусника, черника, арктоус красноплодный, а также таежное мелкотравье.

Кустарничково-моховые типы леса характеризуются сплошным покровом из зеленых мхов рода Aulacomnium, других представителей зеленых мхов, с небольшими включениями болотных мхов рода Sphagnum. Хорошо развит травяно-кустарничковый ярус, представленный багульником болотным, голубикой с участием гигрофильных трав.

При исследовании запасов напочвенных горючих материалов выделяли следующие группы: травяно-кустарничковый ярус, опад, мохово- лишайниковый покров, лесная подстилка. Материалы исследований представлены в таблице.

Таблица – Запасы лесных горючих материалов (абсолютно сухое состояние), т/га

Номер участка	Травы, кустар-нички	Опад	Лишай-ники, мхи	Подс- тилка	Всего
1	1,3±0,17	1,2±0,08	4,0±0,65	6,8±1,13	13,3
2	1,1±0,19	1,4±0,18	3,3±0,59	5,7±0,62	11,5
3	1,3±0,22	1,8±0,31	8,6±0,93	18,3±1,96	30,0
4	1,5±0,34	1,9±0,25	7,9±1,04	14,7±1,08	26,0
5	1,7±0,26	1,5±0,28	15,4±1,87	24,1±2,48	42,7
6	1,5±0,20	1,6±0,19	13,1±1,82	27,3±2,33	43,5

Примечание: участки 1, 2 – Средневилюйский округ; 3, 4 – Западно-Вилюйский округ; 5, 6 – Катангское лесничество

Приведенные значения запасов показывают, что в общей массе горючих материалов наименьшая составляющая у травяно-кустарничкого яруса и опада. Так, «вклад» трав и кустарничков изменяется в зависимости от условий увлажнения местообитаний и составляет от 2,5-2,9 % в сырых экотопах до 10 % – в сухих. По абсолютному значению минимальная масса указанных компонентов зафиксирована в лишайниковых типах леса.

В опад включали опавшие хвою, листья, шишки, мелкие ветви и сучья, кору, травяную ветошь и другие остатки лесной растительности без признаков разложения и потери структуры. Зависая на кустарничках или располагаясь непосредственно на поверхности лишайников и мхов, ни на одном из участков опад не сформировал самостоятельного, достаточно выраженного слоя, и потому имел рыхлую структуру. Запас опада на обследованных площадях близок к массе травяно-кустарничкового яруса.

На разнородных по режимам увлажнения территориях наблюдается большое различие в развитии мохово-лишайникового покрова (МЛП). Здесь проявляется следующая зависимость: с повышением влажности климата и почвы мощность слоя возрастает, соответственно увеличивается запас. Таким образом, максимальная масса МЛП – в кустарничково-моховой группе типов леса и по данным, представленным в таблице, она достигает 15 т/га, тогда как на сухих почвах рассматриваемый показатель не превысил 4 т/га. Промежуточное положение по запасам мхов и лишайников занимают влажные экотопы.

Следует отметить, что МЛП имеет весьма важное лесоводственное и пирологическое значение: степень его развития, характер распределения по площади и состояние во многом определяют особенности пожаров и экологические последствия огневого воздействия на окружающую среду. Это самый нижний слой в структуре лесного горючего, сгорающий в пламенном режиме. Влагосодержание покрова выше критического не позволяет огню заглубляться в подстилку, что особенно важно на почвах с близким залеганием мерзлотного слоя, где корневые системы древесных пород расположены в верхней части почвенного профиля и сильно страдают от устойчивых пожаров. Поэтому на участках с мощным развитием МЛП, имеющего рыхлую структуру, необходим продолжительный бездождевой период, чтобы просушить его нижние слои.

Важным компонентом лесного горючего, определяющим силу пожара, является подстилка. Она считается генетическим почвенным горизонтом, состоящим из отмерших частей растений с различной степенью разложения и потерей естественной структуры. Подстилка горит преимущественно без пламени и потому этот процесс может происходить длительное время в скрытом состоянии, создавая немалые сложности при ликвидации огня.

Масса подстилки в фитоценозах зависит от количества поступающего на почву опада и быстроты разложения органики, что в свою очередь обусловливается климатом, эдафическими и орографическими условиями и особенностями насаждения.

Данные таблицы подтверждают ранее [3] полученные результаты: в структуре лесного горючего среднетаежных лиственничников запасы подстилки преобладают. В лишайниковых типах леса масса подстилки невелика и достигает 5,7-6,8 т/га, что составляет около половины общих запасов горючих материалов. Однако в лесах с зеленомошным покровом, где увлажнение почвы при недостатке тепла не способствует быстрому разложению фитодетрита, идет накопление отмерших растительных остатков и их масса в 2-3 раза превышает таковую в сухих экотопах.

Сырые местообитания формируют самый мощный слой подстилки и, несмотря на ее низкую плотность в этих условиях, масса подстилки достигает максимальных значений.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.

Даже в пределах одной подзоны обнаруживается влияние географических факторов на темпы разложения мертвой фитомассы. Для восточной части района исследований характерна общая сухость климата и слабо развитый лишайниковый покров, произрастающий на почвах легкого гранулометрического состава, хорошо прогреваемых и дренированных. В таких условиях в почвенном блоке экосистемы биотрансформация микробными группировками и почвенными беспозвоночными фитодетрита ускоряется.

Существенно медленнее этот процесс протекает в западных районах, где достаточная увлажненность климата способствует распространению местообитаний с мощным моховым покровом. Толстый слой мха задерживает оттаивание почвы, формируя холодную среду, в которой микробиологическая деятельность замедляется и происходит интенсивное аккумулирование мортмассы. Накапливание отмершей органики в растительных ценозах среднетаежной подзоны имеет негативные экологические последствия. Большие запасы подстилки повышают пожарную опасность лиственничных лесов и, сгорая в засушливые периоды, повреждают корневые системы деревьев, вызывая гибель древостоя.

Литература:

1. Матвеева Т.А., Матвеев А.М. Пожары в горных лесах средней и южной тайги. – Красноярск: Изд-во ДарМа, 2008. – 213 с.

2. Фуряев В.В., Заблоцкий В.И., Черных В.А. Пожароустойчивость сосновых лесов. – Новосибирск: Наука, 2005. – 160 с.

3. Матвеева Т.А., Матвеев А.М. Лесовозобновительные выжигания в светлохвойных лесах. – Красноярск: Изд-во ДарМа, 2010. – 225 с.

4. Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов // Вопросы лесной пирологии: сб. ст. – Красноярск: Изд-во ИЛиД СО АН СССР, 1970. – С. 5-58.

5. Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов. – М.: Изд-во АН СССР, 1961. – 144 с.