Лекции для студентов

Мерзлотное лесоводство: лесообразовательный процесс — Естественное возобновление на гарях

Естественное возобновление на гарях

Лесные пожары, как было проиллюстрировано ранее, вносят значительные коррективы в развитие лесообразовательного процесса на мерзлотных почвах. На основе анализа приведенных в настоящей главе литературных данных и экспериментальных материалов можно констатировать, что в каждом конкретном случае пирогенные трансформации лесов и редколесий мерзлотной зоны являются результатом воздействия совокупности факторов, которые и предопределяют послепожарное лесовозобновление, как начальный этап восстановительных сукцессий.

В насаждениях, сформированных лиственницей сибирской, и в смешанных древостоях с участием ели и березы послепожарное возобновление происходит обычно с замещением коренных сообществ пирогенными березняками. По свидетельству А.П. Тыртикова (1974, 1979), послепожарное возобновление на севере Западносибирской низменности протекает по-разному, но обязательно через смену хвойных лиственными. Такая же закономерность прослеживается и в правобережной части долины р. Енисей и ее притоков (Коротков, Дзедзюля, 1969). Следовательно, и лиственница сибирская и ель сибирская после пожаров уступают свои позиции березе, отличающейся в молодом возрасте быстрым ростом даже в условиях Крайнего Севера.

Послепожарное возобновление лиственницы Гмелина происходит без смены пород и, как правило, успешно. Во-первых, это обусловлено хорошо выраженными пионерными свойствами вида и особенностями его плодоношения, которые позволяют за счет семян, сохраняющихся в зрелых шишках в течение 3-4 лет, обеспечить возобновление на гарях даже в неурожайные годы и в случае гибели всех деревьев (Abaimov et al, 1998 b).

Полная гибель древостоев наблюдается достаточно редко, так как даже после сильных низовых пожаров, по ложбинам стока, многочисленным деллям и западинам с избыточным увлажнением, остаются не поврежденные или слабо подверженные огневому воздействию деревья. Такая же картина нередко наблюдается и в насаждениях лиственницы Каяндера. Важно отметить, что деревья с огневыми повреждениями обильно и, как правило, ежегодно продуцируют семена. Во-вторых, у лиственницы Гмелина и Каяндера в зоне сплошного распространения мерзлоты практически отсутствуют конкуренты, не считая подлесочных пород.

Только южнее Полярного круга, на хорошо прогреваемых плоских вершинах водоразделов с высотными отметками до 350-400 м., после катастрофических низовых пожаров на Средне-Сибирском плоскогорье береза вытесняет лиственницу Гмелина, формируя пирогенные редколесья и криволесья. Однако, по мере восстановления мохово — лишайникового покрова и подъема к дневной поверхности горизонта многолетней мерзлоты, и в этих местообитаниях происходит смена послепожарных березняков коренными лиственничниками с незначительной примесью березы. Без повторного воздействия огня такое замещение происходит уже через 50-60 лет, а в случае пожара береза сохраняет позиции за счет обильного порослевого возобновления.

После слабых и средних по силе низовых пожаров, при которых сохраняется не менее 20-80% деревьев допожарной генерации, количество самосева и подроста в насаждениях лиственницы Гмелина увеличивается, по сравнению с нетронутыми огнем фитоценозами, в 10-20 раз и достигает, согласно нашим данным, 126, а иногда и более тыс.шт/га (табл. 6.16). Нередко, как было проиллюстрировано ранее, на гарях с полностью погибшим древостоем формируются перегущенные пирогенные молодняки. За счет огневой минерализации и тепловой мелиорации мерзлотных почв, а также улучшения их трофического режима, обусловленного повышением содержания доступных элементов питания (прежде всего, азота и фосфора) на гарях создаются благоприятные условия для роста всходов и самосева.

Так например, в Центральной Эвенкии после устойчивого низового пожара средней силы 15 августа 1994 г. в лиственничнике бруснично-голубичном зеленомошно-лишайниковом на постоянной пробной площади в конце сентября на поверхности почвы были учтены лишь единичные семена лиственницы. Между тем, урожай семян оценивался в этот год как хороший. 27 июня 1995 года на пробной площади, расположенной в центре этой гари, было учтено 75 тыс. шт. всходов и 675 тыс. шт. семян на 1 га. При повторном учете 13 июля их количество составило, соответственно, 92,3 тыс.

шт/га и 690,7 тыс.шт./га. В конце вегетационного периода — 22 августа, густота всходов возросла до 195 тыс. шт/га, а число семян снизилось до 224 тыс. шт/га.

В середине вегетационного периода 1997 г. количество всходов и самосева лиственницы Гмелина возросло на этой гари до 558,5 тыс. шт/га (см. табл. 6.16). Из них особи второго и третьего года жизни составляли, соответственно, 66,3 и 27,8%, а всходы — 5,9%. Примечательно, что на двух учетных трансектах площадью 20 и 50 м от 75,2 до 85,2% молодых лиственниц тяготеет к микропонижениям глубиной от 20 до 40 см. На выпуклых поверхностях бугров всходы и самосев отсутствуют. На микросклонах разных экспозиций они размещаются лишь в нижней их части. Следовательно, в условиях хорошо выраженного мерзлотного микрорельефа, перераспределение тепла, влаги и трофических ресурсов предопределяет размещение по площади всходов и самосева. Наиболее благоприятный температурный и водный режим складывается на гарях с хорошо выраженным микрорельефом в западинах глубиной до 40 см.

До пожара на рассматриваемой постоянной пробной площади насчитывалось 275 живых деревьев. В 1995 г., в результате повреждения проводящих тканей стволов и скелетных коней, а также гибели значительной части мелких, физиологически активных корней, послепожарный отпад по числу деревьев составил 38,3%. Через год этот показатель возрос до 75,8%, а в 1998 г. на пробной площади осталось лишь два живых дерева. Тем не менее, семена урожая 1994 г., сохранившиеся в шишках погибших и отмирающих деревьев, в 1997 г., т.е. спустя три года, обеспечили появление на гари 32,9 тыс. шт/га всходов, а в 1998 г. — около 26 тыс.шт/га.

Если предположить, что в процессе формирования послепожарного одновозрастного древостоя из 558,5 тыс. шт/га молодых особей, появившихся на гари в первые три года, к возрасту спелости элиминирует не менее 99%, то и в этом случае густота древостоя будет составлять более 5 тыс. шт/га. Рассмотренный пример наглядно иллюстрирует проявление видовой специфики лиственницы Гмелина в реализации ее возобновительного потенциала при воздействии пожаров.

Обычно при успешном послепожарном лесовозобновлении процесс формирования молодых лиственничных древостоев завершается в течение первых 10-15 лет. Об этом свидетельствует возрастная структура пирогенных лиственничных молодняков, рассмотренная ранее. Со временем одновозрастные или условно-одновозрастные послепожарные лиственничники переходят в разновозрастные, чаще из-за повторных лесных пожаров, реже — в результате естественного отпада деревьев основного полога и замещения их молодыми особями разного возраста, появившимися в насаждениях в процессе возрастной динамики древостоев.

Литературные и экспериментальные данные, отражающие особенности послепожарного лесовозобновления лиственницы Каяндера, также показывают преимущественно положительное значение пирогенного фактора в динамике лесных сообществ северо-востока азиатского материка (см. табл. 6.16). В разных частях ареала возобновление на гарях происходит в основном успешно и в первые послепожарные годы. Однако, в отличие от лиственницы Гмелина, при катастрофических воздействиях на древостои и распространении пожаров на значительные площади, что наблюдается в экстремальные пожароопасные сезоны, лиственница Каяндера не имеет запаса семян в шишках и нередко утрачивает свою эдификаторную роль на десятилетия (см. табл. 6.16). На таких гарях ее успешно замещает карликовая береза, которая уже в первые годы после пожара возобновляется вегетативным путем и формирует достаточно устойчивые сообщества. По мнению Л.К. Позднякова (1986), этот путь послепожарного восстановления лесной растительности позволяет, тем не менее, сохранить лесную среду.

Таким образом, пожары, являясь апериодически действующим дестабилизирующим фактором в лесных экосистемах высоких широт, к которому лиственница Гмелина и Каяндера успешно приспособились в процессе эволюции, обычно не приводят к ослаблению их позиций и в большинстве случаев способствуют успешному лесовосстановлению и сохранению эдификаторной роли. В результате огневой минерализации и тепловой мелиорации холодных мерзлотных почв и при наличии определенного запаса семян на гарях мерзлотной зоны создаются благоприятные предпосылки для последующего естественного возобновления этих видов, выступающих в роли ведущих эдификаторов лесных растительных сообществ Крайнего Севера. Катастрофические пожары, тем не менее, могут спровоцировать либо развитие термокарста и солифлюкции, что влечет за собой деградацию лесорастительной среды, либо замещение формации лиственничных лесов и редколесий вторичными кустарниковыми тундрами.