Лекции для студентов

Мерзлотное лесоводство — Некоторые особенности светового режима

Некоторые особенности светового режима

Известно, что солнечный свет является единственным источником энергии, обеспечивающим рост и существование растительности. Солнечная радиация, проходя через атмосферу, претерпевает значительные изменения. Часть ее поглощается составляющими компонентами земной атмосферы или отражается, а часть, встречаясь с молекулами газов, водяными парами и пылью, превращается в рассеянную.

Важное значение в освещении земной поверхности имеет высота Солнца, что связано с географической широтой местности, а также характер облачности. Например, при одинаковой высоте Солнца под влиянием облачности освещенность может изменяться в 2-8 раз. Видимую солнечную радиацию принято называть фотосинтетически активной (ФАР). За счет этой части солнечного излучения осуществляется процесс фотосинтеза. Инфракрасные или тепловые лучи растительностью поглощаются мало.

Фотосинтетически активная радиация, поступающая к земной поверхности, в сочетании со сложной совокупностью биотических и абиотических факторов определяет общие закономерности суммарного энергетического обмена между составляющими компонентами биогеоценозов и окружающей средой.

Обстоятельный обзор, накопленных к настоящему времени, сведений о радиационном балансе применительно к интересам лесоведения приведен в монографии В.А. Алексеева (1975). В ней содержатся обширные экспериментальные данные, полученные автором в результате многолетних исследований светового режима леса в разных природно-климатических зонах, рассматриваются оптические свойства лесных фитоценозов, а также их отражательная способность и поглощение солнечной радиации компонентами лесных сообществ.

Определяя пропускание ФАР в разных типах сосновых лесов на Кольском полуострове и на Русской равнине в зависимости от полноты и возраста древостоев, В.А. Алексеев установил, что к возрасту спелости полог древостоев обычно изреживается и пропускает ФАР в 1,5-2,0 раза больше, чем темнохвойные леса. Сосновые насаждения зеленомошной группы обладают наибольшим поглощением по сравнению с другими типами леса. Они перехватывают примерно 60% и пропускают около 35% фотосинтетически активной радиации. В то же время, при ясной погоде коэффициент пропускания суммарной ФАР (% от открытого места) в низкополнотных древостоях (0,3) составляет 43%, а в высокополнотных (0,8-1,0) — лишь 19-22%. В работе отмечается, что меньшие интенсивности ФАР в северной подзоне тайги компенсируются высокой продолжительностью светового дня. В результате чего средние за вегетационный период суточные дозы ФАР под пологом древостоев на широте 67^о равны 14 кал/ см², а на широте 50^о — 15,5 кал/ см²., т.е. различия очень несущественны.

К сожалению в этой обстоятельной сводке, как и во многих других работах, мало сведений, отражающих особенности светового режима в условиях высоких широт азиатской части России, где распространены своеобразные по структуре и строению относительно сомкнутые лиственничные леса, редколесья и редины. Отмечается лишь, что под пологом взрослых лиственничных древостоев в зависимости от сомкнутости крон проникает 20-40% ФАР, а, следовательно, свет не является лимитирующим фактором, определяющим характер взаимоотношения древесных пород между собой и с нижними ярусами растительности. Ряд авторов указывают, что лиственничники по сравнению с древостоями других древесных пород пропускают своим пологом лучистой энергии по отношению к открытому месту почти на 30% больше (Гаврилова, 1969; Софронов, Волокитина, 1990).

Как будет показано в одной из последующих глав, многие исследователи лесного покрова Крайнего Севера отмечают, что под пологом редколесий обычно широко представлены светолюбивые виды тундровой флоры. А это свидетельствует об изобилии света, поступающего сквозь кроны изреженного древесного полога к поверхности почвы.

В наши задачи не входит рассмотрение всей совокупности вопросов, раскрывающих роль света в жизнедеятельности лесных растительных сообществ. Поэтому, привлекая по возможности доступные и немногочисленные данные, мы попытаемся лишь проиллюстрировать своеобразие светового режима в лесах и редколесьях Крайнего Севера.

Вероятнее всего, первая оценка относительной освещенности под пологом лиственничного леса в области распространения многолетней мерзлоты была выполнена Л.К. Поздняковым более 40 лет назад с позиций изучения условий жизни подроста древесных пород и перспектив использования особей предварительной генерации для возобновления вырубок. С этой целью в бассейне р. Олекма (Якутия) с помощью люксметров им выполнено сравнительное изучение условий освещения одновременно на открытом пространстве и под пологом разных типов леса. Измерения производились при солнце закрытым белыми облаками, поскольку принято считать, что рассеянный свет содержит больше физиологических лучей, чем прямая солнечная радиация.

Как следует из приведенных данных (табл. 3.1), относительная освещенность под пологом сомкнутых лиственничных древостоев таежного типа находится в прямой зависимости от сомкнутости крон деревьев. При сомкнутости средневозрастного лиственничника

Таблица 3.1

Характеристика освещенности под пологом лиственничных

древостоев на юго-западе Якутии (по: Поздняков, 1953)

Тип	Средний	Класс	Сомкну-	Полнота	Относитель-
лиственничного	возраст,	бонитета	тость	древостоя	ная освещен-
леса	лет		полога		ность, %
мшистый	36	V	1,0	1,02	6,6
брусничный	75	IV	0,8	0,65	29,2
мшистый	185	IV	0,9	0,91	17,7
бруснично-
лимнасовый	220	IV	0,6	0,56	41,4

1,0 освещенность под пологом составляет лишь 6,6%, в то время как в перестойном лиственничнике бруснично — лимнасовом снижение сомкнутости на четыре единицы способствовало увеличению относительной освещенности более чем в шесть раз.

К сожалению, полученные характеристики освещенности оценивают этот фактор применительно к южной подзоне тайги, где, несмотря на распространение многолетней мерзлоты, преобладают лишь умеренно холодные почвы, а лесорастительные условия в целом достаточно благоприятны для произрастания продуктивных древостоев таежного типа.

Наиболее типичны для лиственничных лесов и редколесий зоны сплошного распространения мерзлоты данные, полученные в последние годы для условий Центральной Эвенкии. Здесь в качестве объектов для изучения светового режима были взяты лиственничные древостои с сомкнутостью полога от 0,3 до 0,6 и одновременно произведены оценочные расчеты показателей сравнительной освещенности под пологом более сомкнутых насаждений. Установлено, что относительное количество лучистой энергии (Q отн.), включая и инфракрасную радиацию, поступающей к поверхности почвы, пропорционально ФАР, но значения последнего в 1,5-2,0 раза меньше (Софронов, Волокитина, 1998).

Подчеркивая, что для редколесного типа растительности характерна разреженность полога при любой полноте древостоев, авторы называют три основных фактора. Во-первых, это редкостойность древостоев, т.е. обычно незначительное число деревьев на единице площади. Во-вторых, слабая охвоенность и разреженность крон у лиственницы. И, наконец, в-третьих, разреженность древесного полога в условиях высоких широт обеспечивается за счет развития «редколесной» формы крон деревьев.

Последнее, чаще всего, наблюдается в одновозрастных перегущенных послепожарных древостоях, когда в возрасте 40-50 лет происходит интенсивное отмирание боковых ветвей и замещение их укороченными побегами. В результате кроны лиственницы приобретают столбообразную форму. Даже при высокой относительной полноте древостоя такие кроны пропускают к поверхности почвы до 30% и более фотосинтетически активной радиации. Сравнение полученных данных с материалами аналогичных наблюдений в смешанных лиственничных лесах Забайкалья позволило установить, что относительное количество лучистой энергии (Q отн.) и ФАР в лиственничных насаждениях Крайнего Севера в 1,5-3,0 раза выше, чем в типичных таежных древостоях с преобладанием лиственниц.

Таким образом, относительно сомкнутые лиственничные леса и редколесья мерзлотной зоны, произрастающие на очень холодных и холодных почвах, характеризуются разреженностью полога даже при средней полноте древостоев. В результате здесь практически нет дефицита света, а следовательно, исключается конкуренция за этот важный экологический фактор, который во многом предопределяет в таежных лесах закономерности естественного возобновления, формирования, роста и возрастной динамики насаждений.